Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

Grade 11 → Eletricidade e Magnetismo ↓


Eletrostática


A eletrostática é o ramo da física que estuda as cargas elétricas em estado estático. O termo "eletrostática" vem das palavras gregas "elektron", que significa âmbar (uma resina que pode adquirir uma carga elétrica), e "stasis", que significa parado.

Introdução à carga elétrica

A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria, semelhante à massa. Existem dois tipos de carga elétrica: positiva e negativa. Um fato interessante sobre a carga elétrica é que cargas iguais se repelem, enquanto cargas opostas se atraem.

No mundo natural, geralmente associamos cargas positivas com prótons e cargas negativas com elétrons. Nêutrons, encontrados no núcleo de um átomo junto com os prótons, não possuem carga.

Condutores e isolantes

As substâncias podem ser classificadas com base na sua capacidade de permitir a passagem de cargas elétricas através delas:

  • Condutores: Substâncias que permitem que cargas elétricas se movam livremente dentro delas. Um exemplo de condutor é o cobre, que é amplamente utilizado em fiação elétrica.
  • Isolantes: Materiais que não permitem que cargas elétricas se movam livremente. Exemplos de isolantes incluem borracha e vidro.

Lei de Coulomb

A lei de Coulomb descreve a força entre dois objetos carregados. Foi formulada pela primeira vez pelo físico francês Charles-Augustin de Coulomb no século XVIII. A lei de Coulomb é expressa da seguinte forma:

F = k * (|q1 * q2| / r^2)

Onde:

  • F é a magnitude da força entre as cargas.
  • k é a constante de Coulomb, que é aproximadamente igual a 8,99 x 10^9 N m²/C².
  • q1 e q2 são as quantidades de cargas.
  • r é a distância entre os centros das duas cargas.
Q1 Q2

Campo elétrico

O conceito de campo elétrico nos ajuda a entender como as cargas interagem umas com as outras à distância. O campo elétrico pode ser entendido como o espaço ao redor de um objeto carregado onde qualquer outro objeto carregado experimentará uma força.

O campo elétrico E em um ponto é definido como a força F agindo por unidade de carga q naquele ponto:

E = F / q

A direção do campo elétrico é a direção da força agindo sobre uma carga de teste positiva colocada naquele ponto. Por exemplo, o campo elétrico ao redor de uma carga positiva aponta para longe da carga.

,

Visualização das linhas de campo elétrico

As linhas de campo elétrico fornecem uma forma de visualizar um campo elétrico. Essas linhas imaginárias mostram a direção do campo elétrico em diferentes pontos ao redor de uma carga.

  • Para cargas positivas, as linhas de campo irradiam para fora.
  • Para cargas negativas, as linhas de campo são direcionadas para dentro, em direção à carga.
  • Quanto mais próximas as linhas de campo estão umas das outras, mais forte será o campo naquele ponto.
,

Energia potencial elétrica

A energia potencial elétrica é a energia que uma carga possui devido à sua posição em um campo elétrico. É semelhante à energia potencial gravitacional, que é a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional.

O conceito de tensão

A tensão, também conhecida como diferença de potencial elétrico, é a medida da energia potencial elétrica por unidade de carga entre dois pontos em um campo elétrico. É expressa em volts (V).

A tensão é o que impulsiona a corrente elétrica em um circuito. É semelhante à pressão da água em uma mangueira, que faz a água fluir. Assim como a maior pressão da água faz mais água fluir, uma tensão mais alta faz com que mais carga elétrica flua.

Trabalho realizado ao mover a carga

Quando você move uma carga em um campo elétrico, trabalho é realizado sobre a carga. O trabalho realizado W é igual ao produto da carga q e a mudança no potencial elétrico V :

W = q * V

Este conceito é importante para entender como funcionam as baterias, pois elas fornecem energia para mover a carga através de um circuito.

Capacitância

Capacitância é a capacidade de um sistema de armazenar carga elétrica. Um capacitor é um dispositivo que armazena energia elétrica em um campo elétrico. A capacitância C de um capacitor é definida como a razão entre a carga Q armazenada em cada condutor e a diferença de potencial V entre eles:

C = Q / V

A capacitância é medida em farads (F), em homenagem a Michael Faraday, uma figura chave no estudo do eletromagnetismo.

O conceito de lei de Gauss

A lei de Gauss é um princípio fundamental que relaciona a distribuição da carga elétrica com o campo elétrico resultante. Afirma que o fluxo elétrico líquido que passa por qualquer superfície fechada é proporcional à carga elétrica nele contida.

Matematicamente, a lei de Gauss é expressa como:

Φ = ∮ E · dA = Q_enclosed / ε₀

Onde:

  • Φ é o fluxo elétrico.
  • E é o campo elétrico.
  • dA é o elemento de área diferencial da superfície fechada.
  • Q_enclosed é a carga total contida dentro da superfície.
  • ε₀ é a permittividade do espaço livre.

Aplicações da eletrostática

A eletrostática tem aplicações práticas em muitos campos. Aqui estão alguns exemplos:

  • Xerografia: Usada em fotocopiadoras e impressoras a laser, funciona com base no princípio de atração eletrostática das partículas de toner para o papel.
  • Precipitadores eletrostáticos: usados para remover partículas das emissões industriais.
  • Capacitor: Amplamente utilizado em circuitos eletrônicos para armazenamento de energia.

Princípios dos fenômenos eletrostáticos

Os fenômenos eletrostáticos são explorados em vários contextos, como na natureza, em aplicações tecnológicas e em experimentos. Compreender esses princípios nos permite usar e manipular a carga elétrica para diversos fins:

  • Relâmpago: Um fenômeno natural explicado pela eletrostática, onde grandes quantidades de carga se acumulam nas nuvens e são liberadas como relâmpago.
  • Triboelectricidade: O acúmulo de carga elétrica devido ao atrito entre substâncias, muitas vezes chamado de eletricidade estática.

Descoberta das forças eletrostáticas

Compreender as forças eletrostáticas envolve examinar as interações entre objetos carregados. Essas forças afetam como as substâncias se comportam e interagem em seu ambiente. Ao examinar a descarga estática ou a carga de contato, experimentamos aplicações reais das forças eletrostáticas.

Um experimento simples que demonstra a força eletrostática é o clássico exemplo do balão e papel. Ao esfregar o balão no cabelo, você transfere elétrons para o balão, dando-lhe uma carga negativa. Se você aproximar o balão de pequenos pedaços de papel, as cargas opostas farão com que os pedaços de papel sejam atraídos para o balão e grudem em sua superfície.

O papel da eletrostática na tecnologia

A eletrostática influenciou significativamente o desenvolvimento da tecnologia, contribuindo para inovações como telas sensíveis ao toque, impressoras jato de tinta e sensores. Os princípios eletrostáticos são fundamentais na concepção de dispositivos seguros, eficientes e de ponta.

Conclusão

A eletrostática é uma parte essencial da física e da nossa compreensão das forças elétricas e campos criados por partículas carregadas. Este conhecimento nos permite desenvolver técnicas que são essenciais para a vida moderna e fornecem insights sobre fenômenos naturais, tornando-a uma área de estudo fascinante e inestimável.


Grade 11 → 6.1


U
username
0%
concluído em Grade 11

← Anterior (6)
Eletricidade e Magnetismo
Próximo (6.1.1) →
Carga elétrica e conservação

Comentários 



Eletrostática

https://www.physicsflow.com/g11/6.1?pfal=pt