Eletroestática

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Eletricidade

AULA 01

O homem e a eletricidade

Os fenômenos elétricos têm sidoobservados desde os primeiros tempos dohomem, quando ainda vivendo em cavernasele teve sua atenção chamada pelos raios.Talvez seja nessa época que pela primeira vezele usou indiretamente a eletricidade,aproveitando o fogo que uma descargaprovocou.

A Matéria

Matéria é tudo que existe no universo.A madeira, o vidro, a água são exemplosde matéria. No entanto podemos perceberdiferenças nessas matérias:O vidro é transparente, a madeira não.A água não tem forma própria.

Molécula é a menor parte que pode existir de uma substância. São partestão pequenas, que não podem ser vistas mesmo com o auxílio aosmicroscópios. Uma molécula de água é a menor quantidade de água quepode existir. As moléculas são constituídas de átomos.

Toda matéria pode ser classificada como Elemento ouComposto

A estrutura do átomo consiste em

um núcleo central, formado pôr dois

tipos de partículas simples e

indivisíveis: os prótons e os

nêutrons. Os prótons têm carga

elétrica positiva, e os nêutrons não

têm carga.

Em volta desse núcleo gira um número variável de partículas de carga

elétrica negativa- os elétrons – que realizam milhões de rotações pôr

segundo. O núcleo positivo – prótons – atrai os elementos negativos,

impedindo que eles saiam de sua órbita

Átomo

O átomo é a menor parte de um elemento

químico.

Todas as moléculas são formadas de átomos.

Os átomos são tão pequenos, que

100 milhões deles, um ao lado do

outro, formarão uma reta de 10 mm

de comprimento.

P = 1,6 x 10-16

N = 0

E = - 1,6 x 10-16

São as camadas ou órbitas

formadas pelos elétrons, que se

movimentam em trajetórias

circulares em volta do núcleo.

Existem uma força de atração

entre o núcleo e a eletrosfera,

conservando os elétrons nas

órbitas definidas camadas,

semelhante ao sistema solar.

A eletrosfera pode ser

composta por camadas,

identificadas

pelas letras maiúsculas K, L, M,

N, O, P e Q.

Eletrosfera

Eletrosfera

Cada camada se ajusta a um número máximo de elétrons para manter o

átomo estabilizado. A distribuição dos elétrons depende do tipo de átomo.

A última camada (camada de valência) deve ter no máximo 8

Energia

A matéria é formada de átomos e ela tem como principal propriedade o fato de ter massa e ocupar um lugar no espaço. A massa de um objeto é o que lhe confere a propriedade que denominamos peso. Peso é a força com que a terra atrai um objeto, e que depende de sua massa

Energia

A energia armazenada nos combustíveis pode realizar um trabalho, que émovimentar um veículo. A energia armazenada nos alimentos é usadapara o funcionamento dos nossos órgãos. A energia liberada em reaçõesquímicas no interior de uma pilha é usada para acender uma lâmpadaou acionar um pequeno motor.

Salto dos elétrons

Os átomos são em princípio, eletricamente neutros pois o número deprótons é igual ao numero de elétrons fazendo com que a carganegativa anule a carga positiva.

Quando a camada mais externa tem um déficit em sua cota de elétronsela pode ganhar ou perder elétrons (ionização) aplicando-se energia.

Íon positivo (Catíon) – carga efetiva positivaÍon negativo (Aníon) – carga efetiva negativa

O Átomo em seu estado natural

Princípio da conservação da energia

Este princípio afirma que a energia não pode ser criada nem destruída,ela sempre se conserva. Assim, quando uma pilha alimenta umalâmpada, a luz produzidatem a mesma quantidade de energia que a pilha gasta para isso. Damesma forma, se você tem um amplificador, a quantidade de somobtida (energia) é a mesma que a quantidade de energia elétrica queele consome ao ser ligado na tomada.

Princípio da atração e repulsão

Carga de um corpo

-+

+

+

--

-

--

-

-

--

-

Experimentalmente obtém-se uma série, denominada série tribo-

elétrica que nos informa qual corpo fica positivo e qual fica negativo. A

seguir apresentamos alguns elementos da série:

... vidro, mica, lã, pele de gato, seda, algodão, ebonite, cobre...

quando atritamos dois materiais diferentes, aquele que aparece em

primeiro lugar na série fica positivo e o outro fica negativo.

Eletrização por atrito

Experiência

ELETRIZAÇÃO POR CONTATO

Consideremos um condutor A, eletrizado negativamente e um condutor B,

inicialmente neutro (Figura 8). Se colocarmos os condutores em contato

Figura 9), uma parte dos elétrons em excesso do corpo A irão para o

corpo B, de modo que os dois corpos ficam eletrizados com carga de

mesmo sinal.

De modo geral, após o contato, a tendência é que em módulo, a carga do

condutor maior seja maior do que a carga do condutor menor. Quando o

contato é feito com a Terra, como ela é muito maior que os condutores

com que usualmente trabalhamos, a carga elétrica do condutor, após o

contato, é praticamente nula (Figura 14 e Figura 15)

ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO

Na Figura 16 representamos um corpo A carregado negativamente e um

condutor B, inicialmente neutro e muito distante de A. Aproximemos os

corpos mas sem colocá-los em contato (Figura 17). A presença do corpo

eletrizado A provocará uma separação de cargas no condutor B (que

continua neutro). Essa separação é chamada de indução.

ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO

Se ligarmos o condutor B à Terra (Figura 18), as cargas negativas,

repelidas pelo corpo A escoam-se para a Terra e o corpo B fica carregado

positivamente. Se desfizermos a ligação com a Terra e em

seguida afastarmos novamente os corpos, as cargas positivas de B

espalham-se por sua superfície (Figura 19).

Na Figura 20 repetimos a situação da Figura 17, em que o corpo B está

neutro mas apresentando uma separação de cargas. As cargas positivas

de B são atraídas pelo corpo A (força ) enquanto as cargas negativas de

B são repelidas por A (força ). Porém, a distância entre o corpo A e as

cargas positivas de B é menor do que a distância entre o corpo A e as

cargas negativas de B. Assim, pela Lei de Coulomb, o que faz com que a

força resultante seja de atração.

De modo geral, durante a indução, sempre haverá atração entre o corpo

eletrizado (indutor) e o corpo neutro (induzido).

Um saco plástico recebeu 3,4 x 1015

elétrons extras em um processo de

eletrização por atrito. Qual a

natureza e o valor de carga elétrica

do saco plástico ?

Mais

informações:

www.professorjordao.webnode.com