ELETROSTÁTICAProf. Diones Charles

Física II

Conteúdo Programático

• Eletrização – Capítulo 33• Força elétrica – Capítulo 34• Campo elétrico – Capítulo 35• Potencial elétrico – Capítulo 36• Condutor em equilíbrio eletrostático –

Capítulo 37

ELETROSTÁTICA

INTRODUÇÃO- O termo eletricidade origina-se de elektron, nome

grego do âmbar.

- Em meados de VI a.C.,Tales de Mileto, filósofo e matemático grego, após ter atritado um pedaço de âmbar (resina fossilizada) com pele de animal, verificou que o 1º passou a atrair objetos leves como uma pena.

• No século XVI, o inglês William Gilbert verificou que além do âmbar, diversas substâncias se eletrizavam ao ser atritada, ele chamou esses materiais de elétricos.

• Em 1660, o cientista Otto Von Guericke (1602-1686) inventou a primeira máquina eletrostática.

• Otto fez várias experiências com objetos, e descobriu que alguns materiais eletrizados pela máquina podiam repelir outros objetos.

• No século XVIII, o cientista inglês Stephen Gray (1670-1736), após inúmeras experiências e conceitos, criou a distinção entre os corpos que conduziam corrente elétrica (condutores) e os que não conduziam (isolantes).

• Charles François Dufay (1668-1739), notou que os corpos poderiam ser eletrizados com cargas diferentes.

• Em 1747, a idéia de carga positiva e negativa é introduzida por Benjamin Franklin (1706-1790).

Modelo de Thomsom

(Pudim de passas)

Modelo de Rutherford

Modelo de Bohr

Modelo de Bohr- Sommerfeld

Modelo atualOrbitais: s, p, d,f

Muitos foram os modelos de átomos, nossa moradia.

O atual leva em conta o Princípio da Incerteza.

Não somos encontrados em endereços certos, mas em regiões prováveis.

Carga elétrica• É uma propriedade ligada à natureza de um

corpo responsável pela interação elétrica entre os corpos, ou seja, de atração e repulsão.

Existem partículas menores que os prótons e nêutrons.

Carga elementar• É o termo que era utilizado para qualificar uma carga

que não poderia ser mais dividida (menor carga elétrica encontrada na natureza).

• Sendo a carga do elétron a menor quantidade de carga elétrica existente na natureza, ela foi tomada como carga padrão nas medidas de carga elétricas.

• No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C).

• Simbolicamente representada pela letra e.

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

Princípios da Eletrostática

• Princípio da Atração e Repulsão

FF + +

FF --Duas partículas com cargas elétricas do mesmo sinal se repelem mutuamente

• Duas partículas com cargas elétricas de sinais contrários se atraem mutuamente.

FF+ -

Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas elétricas positivas e negativas é constante, mesmo que haja transferência de carga de um corpo para outro.

- Princípio da conservação de cargas elétricas

+

ANTES DO

CONTATO

- ++ --Q1

! Q2!

+Q1 Q2 = Q1! Q2

!+DEPOIS

DO CONTATO

Q1 Q2

Lei de Coloumb

- Em 1785, Charles Augustin Coulomb (1736-1806) fez uma série de medidas.

- Mediu as forças elétricas entre duas pequenas esferas carregadas.

- Ele descobriu que a força dependia do valor das cargas e da distância entre elas.

dFF + +

d

FF+ -

dFF --

Q1

Q1

Q1 Q2

Q2

Q2

F =K .Q Q1.

d22

Onde:

F= força elétrica (Newton - N)

Q= cargas 1 e 2 (Coulomb - C)

d = distância (metro - m)

K= constante eletrostática = 9,0x109 Nm²/C²

Podemos determinar a carga de um corpo por meio de:

Q = n. e

Onde:

Q= carga elétrica (C )

n= número de elétrons ou prótons.

e= carga elementar

Eletrização de um corpo

• Quando há um desequilíbrio entre o número de elétrons e o número de prótons, o corpo está eletrizado.

- Para que um corpo esteja carregado positivamente, é necessário que seus prótons estejam em maior número que os seus elétrons.

- Para que um corpo esteja carregado negativamente é necessário que os seus elétrons estejam em maior número que seus prótons.

- + + - + - + - + - + - + -

- Para que um corpo seja considerado neutro, seu número elétrons deve ser igual ao seu número de prótons.

CONDUTORES

• São as substâncias nas quais os ELÉTRONS se locomovem com facilidade por estarem fracamente ligados aos átomos.

• Tem maior facilidade em conduzir a eletricidade.

ISOLANTES

• Os elétrons estão ligados fortemente ao átomo, o que dificulta sua livre movimentação.

• São materiais que não transmitem a energia elétrica com facilidade ou nem transmitem.

Processos de eletrização de um corpo

Atrito

- Foi o primeiro processo de eletrização conhecido.

- Quando duas substâncias de naturezas diferentes são atritadas, ambas se eletrizam.

- No início os corpos estão neutros.- No final os corpos ficam carregados com a

mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários.

Série Triboelétrica

• Para determinar que tipo de carga (positiva ou negativa) um corpo ficará após ter passado por um processo de eletrização por atrito.

• É uma lista onde encontramos alguns materiais em ordem que obedece à propriedade de doar ou receber elétrons.

• Quando a eletrização ocorre por atrito, os corpos envolvidos estão inicialmente neutros, porém, no final do processo, adquirem cargas com sinais opostos.

Ex: Lã – tendência de doar elétrons para quem está abaixo dele na lista.

Se atritarmos lã e cobre, o cobre ficará carregado negativamente e a lã positivamente.

Contato• Quando um corpo neutro é colocado em contato

com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor, o corpo neutro se eletriza.

•No inicio pelo menos um deles deve estar carregado.

• No final , os corpos envolvidos possuem a mesma carga e de mesmo sinal.

Indução

• Quando um corpo neutro é colocado próximo de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles, o corpo neutro se eletriza. Esse fenômeno é chamado indução eletrostática.