Eletricidade

1. Eletrostática1. Eletrostática

2

Um objeto eletricamente neutro Tem o mesmo número de prótons e elétrons

Um objeto com carga positiva Perdeu elétrons

Um objeto com carga negativa Ganhou elétrons

+

- O átomo tem em seu núcleo prótons (carga positiva) e neutrons (carga nula). Ao redor do núcleo, na eletrosfera, estão os elétrons (carga negativa).

Carga ElétricaCarga Elétrica

Unidade de medida de carga elétrica no SI: coulomb (C)

1 coulomb (1 C) corresponde a 6,25 x 1018 elétrons em excesso (se a carga do corpo for negativa) ou em

falta (se a carga do corpo for positiva).

Carga puntualUma carga puntual é aquela que está distribuída em um corpo cujas dimensões são desprezíveis em comparação com as demais dimensões envolvidas no problema. De maneira geral, podemos dizer que uma carga pontual é um ponto no espaço com carga elétrica.

carga elementar: 1,6.10-19 C = ecarga do elétron: e carga do próton: + e

1 microcoulomb 1µC = 10-6 C 1 nanocoulomb 1nC = 10-9 C

1 picocoulomb 1 pC = 10-12 C

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Objetos neutros não se atraem e nem se repelem.

Objetos com cargas de sinais iguais de repelem.

Objetos com cargas de sinais diferentes se atraem.

++ --ou

+ -

Em alguns tipos de átomos, especialmente os metais - ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros -, a

última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Esses elétrons recebem o nome de

elétrons livres.

Os elétrons livres têm facilidade de se deslocar no interior do metal. Esse deslocamento ocorre de átomo para átomo, sem

uma direção preferencial.

Condutores elétricosCondutores elétricos

Alguns materiais, como os metais, possuem elétrons livres em seu interior, permitindo a mobilidade de carga elétrica com uma certa facilidade. Este tipo de material denominamos condutores de eletricidade.

Ao contrários dos condutores, existem certos materiais nos quais os elétrons estão firmemente ligados aos respectivos átomos, isto é, são materiais que não

possuem elétrons livres.

Os elétrons deste tipo de material não podem se mover livremente em seu interior. Chamamos este

tipo de material de isolante elétrico ou dielétrico.

Exemplos: vidro, seda, plástico, parafina, borracha, madeira seca e porcelana.

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/condutores-e-isolantes/condutores-e-isolantes-1.phpCondutores e isolantes

Isolantes elétricos ou dielétricosIsolantes elétricos ou dielétricos

Corpos ligados à TerraCorpos ligados à Terra

Um corpo eletrizado, ao ser ligado à Terra por

meio de um condutor, perde a

sua carga, tornando-se

neutro.

De maneira gerar, em climas úmidos (como o de nosso país), um corpo metálico eletrizado, mesmo apoiado por isolantes, acaba se descarregando

depois de um certo tempo. Embora o ar atmosférico seja isolante, a presença de umidade faz com que ele se torne condutor. Assim, o corpo eletrizado

perde sua carga para a Terra através do ar.

Eletrização por atritoEletrização por atrito

Eletrização por atrito: A eletrização por atrito é obtida quando se atritam dois objetos de materiais diferentes. Um deles fica com carga positiva e o outro com carga negativa.

pano de seda

bastã

o de v

idro

Ao atritar o pano de seda com o bastão de vidro, o bastão fica com carga positiva, enquanto a seda, negativa.

++

+

+

+

--

-

---

-

InduçãoIndução

A separação de cargas que ocorre neste processo é

chamada de indução eletrostática.

Eletrização por InduçãoEletrização por Indução

Esta maneira de eletrizar é denominada eletrização por indução.

Ao afastar o bastão eletricamente carregado,

o corpo inicialmente neutro passou a ficar

carregado negativamente.

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Eletrização por indução: Ao aproximar um corpo carregado de um condutor neutro, este último será induzido a uma eletrização.

Corpo neutro e isolado

Aproxima-se um bastão eletricamente carregado

do objeto neutro. Os elétrons são atraídos pela carga

positiva

---- - ++

+++

++

+

++++

Ao ligar um fio terra no corpo que estava inicialmente neutro, ele passa a atrair elétrons.

---- -+

++

++++

- - --

- -- -- --

---

Polarização de um isolantePolarização de um isolante

Água: OH 2

Exemplo de uma molécula polar:

Corpo constituído por moléculas polares

Dielétrico polarizado

Polarização: É o efeito que ocorre quando as extremidades opostas de um dielétrico ficam eletrizadas por cargas de sinais contrários.

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Eletrização por contatoEletrização por contatoAo encostar dois condutores eletrizados ou um eletrizado e o outro neutro, o condutor com maior quantidade de elétrons sede para o que tem menor quantidade até que se estabeleça um equilíbrio elétrico.

- -- -- --

---

Um corpo carregado negativamente encosta

em um corpo neutro.

- -- -- ---

- -

O corpo com maior número de elétrons sede para o que tem

menos até o equilíbrio.

---- - - --

--Os dois corpos passam a ficar carregados com

cargas de mesmo sinal. Portanto eles tendem a se

repelir.

Matematicamente, se os corpos forem idênticos, a carga deles será obtida

por uma média aritmética: 2A BQ QQ

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EletroscópioEletroscópioUm eletroscópio é um dispositivo que permite verificar se um corpo está eletrizado. Pode ser montado com uma bolinha de isopor, por ser um material leve e de fácil eletrização por indução, suspensa por um fio. Ao se aproximar um corpo carregado, com carga positiva ou negativa, a bolinha será atraída.

+++

++

---

--

Eletroscópio de folhas

Lei de CoulombLei de Coulomb

“A força elétrica entre duas cargas puntuais é diretamente proporcional ao módulo dessas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância

entre elas.”

+ -

+ +

- -

F F

F F

F F

Assim:

Onde:F = Força elétrica de atração ou repulsão (N)k0 = Constante eletrostática do vácuo (8,99 x 109 Nm2/C2)Q1 e Q2 = Cargas elétricas (C)r = distância entre as cargas (m)

221

0

.rQQ

kF

Q1 Q2

r

Influência do meioInfluência do meio

Quando as cargas estão inseridas em um meio que não seja o vácuo, a força elétrica entre elas sofrerá uma redução

quando comparara à situação em que elas estão no vácuo. Essa redução depende das propriedades elétricas desse

meio.

A força elétrica entre as cargas sofre uma redução por um fator K. O fator K é denominado de constante dielétrica do

meio.

Vácuo – 1,0000Ar – 1,0005

Benzeno – 2,3Âmbar – 2,7Vidro – 4,5Óleo – 4,6Mica – 5,4

Glicerina – 43Água – 81

Meio – Constante dielétrica K

Bibliografia

Máximo, A.; Alvarenga, B. Curso de Física. Vol. 3. Ed. Scipione. São Paulo. 2011. 1ª Ed.

Slides do material Ensino Médio Digital das editoras Ática e Scipione.

http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/condutores-e-isolantes/condutores-e-isolantes-1.php