eletricidade e magnetismo - resumo cap. 21 - halliday 3

RESUMO

ELETRICIDADE E MAGNETISMO

Captulo 21 Halliday 3

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIRIDO UFERSA DEPARTAMENTO DE CINCIAS EXATAS E NATURAIS DCEN

CAPTULO 21 CARGAS ELTRICAS

Definio: A carga eltrica uma propriedade intrnseca da matria e difcil de conceituar;

A carga eltrica pode ser positiva ou negativa.

Quando um corpo tem a mesma quantidade de cargas positivas e negativas, dizemos que eles est eletricamente

neutro. Quando um corpo tem cargas positivas em excesso,

dizemos que ele est carregado positivamente. Quando um

corpo tem cargas negativas em excesso, dizemos que eles

est carregado negativamente.


Os objetos eletricamente carregados interagem exercendo foras uns sobre os outros.

De forma experimental, podemos atritar um basto de vidro com um pedao de seda. As cargas so transferidas de um

corpo para outro.

Se esse basto de vidro tiver suspenso por um fio para isol-lo, (para que a carga contida no vidro no se mude) e

aproximarmos dele um outro basto tambm atritado com

seda, percebe-se que eles tendem a se repelir (figura 1).

Quando atritamos um plstico (canudo) e aproximamos do

basto que est suspenso, eles tendem a se atrair (figura 2).


Figura 1 Figura 2


Com esses experimentos, conclumos que:

Cargas com sinais iguais se repelem;

Cargas com sinais diferentes se atraem.

Historicamente, foi Benjamin Franklin que definiu os termos positivo e negativo para cargas eltricas.

Um exemplo prtico de atrao e repulso de cargas em uma impressora a laser (que usa um p chamado toner). Ler

mais sobre essa aplicao no final da pgina 3 do Halliday

volume 3.


Os condutores so materiais que nos quais as cargas tem uma maior mobilidade.

Exs.: metais, corpo humano etc

Os no-condutores ou isolantes so materiais nos quais as cargas no podem se mover.

Exs.: plstico, borracha, vidro etc

Os semicondutores nem condutor e nem isolante.

Os supercondutores so condutores perfeitos (as cargas conseguem se mover sem encontrar resistncia).


Quando estabelecemos um caminho constitudo por materiais condutores entre um objeto e a Terra, dizemos que o objeto est aterrado;

Quando a carga de um objeto neutralizada atravs da Terra, dizemos que o objeto foi descarregado;

Os tomos so formados por prtons (carga positiva), eltrons (carga negativa) e nutrons (no possuem carga eltrica).

Os condutores so caracterizados pelo excesso de eltrons que, por estarem mais distantes do ncleo, sofrem a ao de uma atrao menor. Com isso, esse eltrons ficam livres para se movimentar no condutor. Assim, recebem o nome de eltrons de conduo.


Supondo que pegamos uma barra condutora, por exemplo de cobre, e neutra e fixamos essa barra por um fio isolante.

Depois aproximamos um pedao de plstico carregado

negativamente. O pedao de plstico ir atrair ambos os lados

da barra.

O que acontece que os eltrons do plstico ir repelir os eltrons de conduo da barra de cobre.

A barra continua neutra.

Mas ela contm uma quantidade de carga induzida, ou seja, as cargas positivas e negativas foram separadas (figura 3).


Para saber um pouco mais sobre as aplicaes, ler a pgina 5 do Halliday volume 3.

Figura 3


Foi observado em alguns experimentos que corpos com cargas eltricas de sinais contrrios e iguais, interagem entre

si com uma fora de atrao ou repulso, respectivamente.

A lei que rege essa interao entre as corpos a LEI DE COULOMB.

=

1 2

Onde a direo da reta que liga as duas partculas.


A unidade de carga no SI o Coulomb (C).

k chamada constante eletrosttica.

k = 1

4 0 = 8,99 .109 N m/C

onde 0 chamada de permissividade do vcuo.

0 = 8,85.10-12 C/N m

Obs.: Lembrar que o Coulomb no uma unidade fundamental. Ela derivada da unidade de corrente eltrica

(i = dq / dt).


O mdulo da fora coulombiana :

Lembrar que:

Quando as cargas tem sinais iguais, a fora tem o mesmo sentido que .

Quando as cargas tem sinais opostos, a fora tem sentido contrrio de .

F = 1 2

= 1 2


Pelo principio da superposio, a fora eletrosttica a que uma partcula est sujeita na presena de n partculas, dado

por:

A carga quantizada. Na natureza, a menor carga encontrada de forma isolada a do eltron, que a carga fundamental

denominada por e.

Q = ne , n = 1, 2, 3, ...

E a carga elementar e = 1,6.10-19 C.

1, = 1,2 + 1,3 + 1,4 + ... + 1,


Um quantum de carga uma quantidade muito pequena. Assim, trabalhamos com submltiplos para quantificar a carga

eltrica de uma partcula.

1 mC = 1 miliCoulomb = 10-3 C

1 C = 1 microCoulomb = 10-6 C

1 nC = 1 nanoCoulomb = 10-9 C

1 pC = 1 picoCoulomb = 10-12 C


Alm de quantizada, a carga tambm conservada. Ela no criada e nem destruda. H uma transferncia de carga de um corpo para outro. O termo transferncia est em aspas,

pois assim com a massa de um corpo, a carga uma

propriedade intrnseca da matria. Voc no transfere sua

massa para outro corpo, transfere?

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