Ciências da Natureza

Eletricidade

Explicação

A Eletricidade é um dos conteúdos mais frequentes em Física no ENEM, aparecendo em 12 questões nas edições anteriores, conforme nossa análise. Este tema é fundamental para compreender os fenômenos elétricos, seus princípios físicos e suas aplicações tecnológicas no cotidiano.

O ENEM costuma avaliar a capacidade do estudante de compreender os conceitos básicos de eletrostática e eletrodinâmica, analisar circuitos elétricos, relacionar grandezas elétricas, e aplicar esses conhecimentos em situações práticas e tecnológicas.

Eletrostática:

1. Carga Elétrica:
   • Propriedades: quantização (múltiplos de e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C), conservação
   • Tipos: positiva e negativa
   • Condutores e isolantes: materiais que permitem ou não a movimentação de cargas
   • Lei de Coulomb: F = k·|q₁·q₂|/r² (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²)
2. Processos de Eletrização:
   • Atrito: transferência de elétrons entre corpos devido ao contato e separação
   • Contato: transferência de elétrons entre corpos condutores em contato
   • Indução: redistribuição de cargas em um condutor devido à aproximação de um corpo carregado
   • Aterramento: neutralização de cargas através da conexão com a Terra
3. Campo Elétrico:
   • Definição: região do espaço onde uma carga elétrica sofre a ação de uma força elétrica
   • Campo de uma carga puntiforme: E = k·|q|/r²
   • Linhas de força: representação gráfica do campo elétrico
   • Blindagem eletrostática: ausência de campo elétrico no interior de condutores em equilíbrio eletrostático
4. Potencial Elétrico:
   • Definição: energia potencial elétrica por unidade de carga
   • Potencial de uma carga puntiforme: V = k·q/r
   • Diferença de potencial (ddp): ΔV = V_A - V_B
   • Superfícies equipotenciais: superfícies onde o potencial é constante
   • Relação entre campo e potencial: E = -ΔV/Δd (em uma dimensão)
5. Capacitância:
   • Definição: capacidade de armazenar carga elétrica
   • Capacitor de placas paralelas: C = ε₀·A/d (ε₀ = 8,85 × 10⁻¹² F/m)
   • Associação de capacitores:
     • Em série: 1/C_eq = 1/C₁ + 1/C₂ + … + 1/Cₙ
     • Em paralelo: C_eq = C₁ + C₂ + … + Cₙ
   • Energia armazenada: E = (1/2)·C·V²

Eletrodinâmica:

1. Corrente Elétrica:
   • Definição: fluxo ordenado de cargas elétricas
   • Intensidade: i = ΔQ/Δt
   • Sentido convencional: do polo positivo para o negativo
   • Sentido real: fluxo de elétrons (do polo negativo para o positivo)
   • Efeitos: térmico (Joule), químico (eletrólise), magnético
2. Resistência Elétrica:
   • Lei de Ohm: V = R·i
   • Resistividade: ρ = R·A/L
   • Fatores que influenciam a resistência: material, comprimento, área de seção transversal, temperatura
   • Resistores ôhmicos e não-ôhmicos: relação linear ou não-linear entre tensão e corrente
3. Associação de Resistores:
   • Em série: R_eq = R₁ + R₂ + … + Rₙ
   • Em paralelo: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/Rₙ
   • Mista: combinação de associações em série e paralelo
4. Potência Elétrica:
   • Definição: taxa de transformação de energia elétrica em outras formas de energia
   • Fórmulas: P = V·i = R·i² = V²/R
   • Unidade: watt (W)
   • Consumo de energia: E = P·Δt (kWh)
5. Circuitos Elétricos:
   • Elementos: geradores, receptores, resistores, capacitores, interruptores
   • Leis de Kirchhoff:
     • Lei dos nós: Σi_entrada = Σi_saída
     • Lei das malhas: ΣV = 0 em um circuito fechado
   • Geradores e receptores:
     • Força eletromotriz (fem): ε
     • Resistência interna: r
     • Equação do gerador: V = ε - r·i
     • Equação do receptor: V = ε’ + r’·i
6. Instrumentos de Medição:
   • Amperímetro: mede corrente elétrica, ligado em série
   • Voltímetro: mede diferença de potencial, ligado em paralelo
   • Ohmímetro: mede resistência elétrica

Eletromagnetismo:

1. Campo Magnético:
   • Definição: região do espaço onde uma carga em movimento sofre a ação de uma força magnética
   • Ímãs: materiais com propriedades magnéticas naturais
   • Polos magnéticos: norte e sul
   • Linhas de indução: representação gráfica do campo magnético