Física

Eletrostática – Processos de EletrizaçãoEletrostática – Processos de Eletrização

Ilan Rodrigues

1. 1. Introdução a EletrostáticaIntrodução a Eletrostática

CORPOCORPO MATÉRIAMATÉRIA ÁTOMOSÁTOMOS

ÁTOMOÁTOMO

- PRÓTONS- PRÓTONS

- NÊUTRONS- NÊUTRONS

- ELÉTRONS- ELÉTRONS

Partícula de carga Positiva.

Partícula de carga NegativaNegativa.

CARGA ELEMENTAR CARGA ELEMENTAR ( ( ee ) )

ee = 1,6 . 10 = 1,6 . 10 -19-19 C C

Próton ( + e )

Elétron ( - e )

e = +e = + 1,6 . 10 1,6 . 10 -19-19 C C

e = -e = - 1,6 . 10 1,6 . 10 -19-19 C C

• Coulomb (C)Coulomb (C) é a Unidade de Carga Elétrica (SI).

Partícula desprovida de carga elétrica.

++ 00

PrótonPróton

1.1 Carga e Massa Das Partículas1.1 Carga e Massa Das Partículas

NêutronNêutron

ElétronElétron PósitronPósitron

Q = + eQ = + e

Q = - eQ = - e Q = + eQ = + e

Q = 0Q = 0

MMPrótonPróton = M = MNêutron(-)Nêutron(-)

MMElétron(-)Elétron(-) = M = MPósitron(+)Pósitron(+)

MMPróton(+)Próton(+) = 1890 . M = 1890 . MElétron(-)Elétron(-)

UpUp

DownDownDown

a) Os Quarksa) Os Quarks

NêutronNêutron

q q DWDW == 1133

ee

q q UPUP == 2233

ee

q q N(0)N(0) == q q UPUP q q DWDW q q DWDW++ ++

q q N(0)N(0) == --2233

ee 1133

ee-- 1133

ee

q q N(0)N(0) == 0 e0 e

UpUp

UpUpDownDown

b) Os Quarksb) Os Quarks

PrótonPróton

q q DWDW == 1133

ee

q q UPUP == 2233

ee

q q P(+)P(+) == q q UPUP q q UPUP q q DWDW++ ++

q q P(+)P(+) == ++ --

q q P(+)P(+) ==

2233

ee 2233

ee 1133

ee

4433

ee -- 1133

ee

q q P(+)P(+) == 3333

ee == 11 ee

2. Corpo Eletricamente Neutro e 2. Corpo Eletricamente Neutro e Corpo Eletrizado.Corpo Eletrizado.

CORPO CORPO ELETRICAMENTE:ELETRICAMENTE:

- POSITIVO- POSITIVO

- NEUTRO- NEUTRO

- NEGATIVO- NEGATIVO

NNPRÓTONSPRÓTONS > N> NELÉTRONSELÉTRONS

NNPRÓTONSPRÓTONS = N= NELÉTRONSELÉTRONS

NNPRÓTONSPRÓTONS < N< NELÉTRONSELÉTRONS

++

++

++

++ ____

__

__

++

++++ ____ __

++++

__++

5 p(+)5 p(+)3 e(-)3 e(-)

5 p(+)5 p(+)5 e(-)5 e(-)

3 p(+)3 p(+)6 e(-)6 e(-)

++

++ ____ __

++

__

__

__

01. (PUC-MG) Um objeto tem uma carga elétrica positiva 01. (PUC-MG) Um objeto tem uma carga elétrica positiva quando:quando:

a) ele contém excesso de elétrons.a) ele contém excesso de elétrons.

b) ele tem falta de elétrons.b) ele tem falta de elétrons.

c) seus átomos têm núcleos carregados positivamente.c) seus átomos têm núcleos carregados positivamente.

d) os elétrons de seus átomos são positivos.d) os elétrons de seus átomos são positivos.

++++

++____ __

__

++

NeutroNeutro

++

__NNPRÓTONSPRÓTONS == NNELÉTRONSELÉTRONS>>

Carregado PositivamenteCarregado Positivamente

. (- e). (- e)

3. Quantização de Carga Elétrica3. Quantização de Carga Elétrica

QQ == ++__ NN . e. e

Quantidade de carga Quantidade de carga elétrica (C)elétrica (C)

Carga elementarCarga elementar

e = + 1,6 . 10 e = + 1,6 . 10 -19-19 C C

Número de Prótons ou Elétrons em Excesso.Número de Prótons ou Elétrons em Excesso.

++

++ ++++++

++++

__

__

__

__

__

____

__

____

__QQ

NN / N/ Npp – N – Ne e //==

Ex:Ex:NNp p = 7= 7

NNE E = 11= 11

NN / 7 – 11/ 7 – 11 //==

NN / – 4/ – 4 //==NN 44 elétronselétrons==

QQ == NN. ( - 1,6 . 10 . ( - 1,6 . 10 -19-19))QQ == 44

- 6,4 . 10 - 6,4 . 10 -19-19 C CQQ ==

++

++

____

____

____

N = Número Inteiro (1, 2, 3 ...)N = Número Inteiro (1, 2, 3 ...)

02. Sabe-se que a carga do elétron vale -1,6 . 1002. Sabe-se que a carga do elétron vale -1,6 . 10-19-19C Considere-C Considere-se um bastão de vidro que foi atritado e perdeu elétrons, se um bastão de vidro que foi atritado e perdeu elétrons, ficando positivamente carregado com a carga de 5,0· 10ficando positivamente carregado com a carga de 5,0· 10-6-6 C C Conclui-se que o número de elétrons retirados do bastão foi de Conclui-se que o número de elétrons retirados do bastão foi de aproximadamente:aproximadamente:

a) 1,6 . 10a) 1,6 . 101616

b) 3,1 .10b) 3,1 .101111

c) 2,5· 10c) 2,5· 101010

d) 3,1 . 10d) 3,1 . 101313

e) 1,6.10e) 1,6.101515

. e. eQQ == NN

. ( - 1,6 . 10 . ( - 1,6 . 10 -19-19))- 5,0· 10- 5,0· 10-6-6 == NN

3,1 . 103,1 . 101313 elétrons elétronsQQ ==

1,6 . 10 1,6 . 10 -19-19 5,0· 105,0· 10-6-6

==NN

4. Princípios da Eletrostática4. Princípios da Eletrostática4.1. PRINCÍPIO DA ATRAÇÃO E REPULSÃO4.1. PRINCÍPIO DA ATRAÇÃO E REPULSÃO

++ ++

--

++

--

--

RepulsãoRepulsão

AtraçãoAtração

4. Princípios da Eletrostática4. Princípios da Eletrostática4.2. PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DAS CARGAS ELÉTRICAS4.2. PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DAS CARGAS ELÉTRICAS

ANTESANTES DEPOISDEPOIS

AA BB

CC

AA BB

CC

+ 5 Q+ 5 Q + 7 Q+ 7 Q

- 10 Q- 10 Q

+ 0 Q+ 0 Q + 5 Q+ 5 Q

- 3 Q- 3 Q

ΣΣ Q QANTES ANTES = = ΣΣ Q QDEPOISDEPOIS Sistema Eletricamente IsoladoSistema Eletricamente Isolado

5(-)5(-)2(-)2(-)

03. Uma esfera condutora eletrizada com carga Q = 6,0003. Uma esfera condutora eletrizada com carga Q = 6,00µµC é C é colocada em contato com outra, idêntica, eletrizada com carga colocada em contato com outra, idêntica, eletrizada com carga q = -2,00 q = -2,00 µµ C Admitindo-se que haja troca de cargas apenas C Admitindo-se que haja troca de cargas apenas entre essas duas esferas, o número de elétrons que passa de uma entre essas duas esferas, o número de elétrons que passa de uma esfera para a outra até atingir o equilíbrio eletrostático é:esfera para a outra até atingir o equilíbrio eletrostático é:

(Dado: carga elementar = 1,60 . 10(Dado: carga elementar = 1,60 . 10-19-19C)C)

a) 5,00 . 10a) 5,00 . 101919

b) 2,50 . 10b) 2,50 . 101616

c) 5,00 . 10c) 5,00 . 101414

d) 2,50 . 10d) 2,50 . 101313

e) 1,25 . 10e) 1,25 . 101313

BB

1. Eletrização Por Atrito1. Eletrização Por Atrito

AA BBAntesAntes

DepoisDepois

DuranteDuranteAA

AA BB

NeutroNeutro NeutroNeutro

vidrovidro lãlã

++__

++__

++

__ ++

__

++

__++

__

++

__++

__+ Q+ Q - Q- Q

Sinais OpostosSinais Opostos

Série TriboelétricaSérie Triboelétrica ++

--

Cabelo HumanoCabelo Humano

LãLã

Pele de GatoPele de Gato

SedaSeda

AlgodãoAlgodão

IsoporIsopor

PlásticoPlástico

VidroVidro ++

__

++

__

++

__

2. Eletrização Por Contato2. Eletrização Por Contato

++

++ ++

++ ++

++__

__AA BB

00

++

++ ++

++ ++

++__

__AA BB

++++ ++

++

AA BB

+ Q+ Q 00

+ Q/2+ Q/2 + Q/2+ Q/2

EletrizadoEletrizado NeutroNeutro

EletrizadoEletrizado EletrizadoEletrizado

a) Contato Simultâneoa) Contato Simultâneo

Q Q AA Q Q BB

Q Q CC

AntesAntes

Q Q AA Q Q BB

Q Q CC

DepoisDepois

Q Q Final Final ΣΣ Q Q

==NN

Somatório das Cargas Somatório das Cargas Elétricas em Contato.Elétricas em Contato.

Número de Cargas Número de Cargas Elétricas em Contato.Elétricas em Contato.

3. Eletrização Por Indução3. Eletrização Por Indução

++

++ ++

++ ++++__

__AA BB

00

+ Q+ Q 00

EletrizadoEletrizado NeutroNeutro

++ ++__

++

++

++ ++

++ ++++ __

__AA BB

00++ ++__ ++

++ __

++

++ ++

++ ++++__

__AA BB

++ ++__ ++

TerraTerra ++__ __ ++ ++__ __

++__ ++ ++__ __ ++ ++__

__ ++ ++__

__

++ ++__++__

Eletricamente NeutraEletricamente Neutra

______

____

__

++

++ ++

++ ++++__

__AA BB

++ ++__ ++

TerraTerra ++__ __ ++ ++__ __

++__ ++ ++__ __ ++ ++__

__ ++ ++__

__

++ ++__++__

______

____

__

____

__

__

____

++

++ ++

++__

__AA BB

++ ++__

____ __

Eletrizado Eletrizado PositivamentePositivamente

Eletrizado Eletrizado NegativamenteNegativamente

TerraTerra ++__ __ ++ ++__ __

++__ ++ ++__ __ ++ ++__

__ ++ ++__

__

++ ++__++__

______

____

__

RESUMINDO:RESUMINDO: ATRITO CONTATO INDUÇÃO

ANTES

DEPOIS

AA BB

NeutrosNeutros

AA BB AA BB

AA BB AA BB AA BB

00 00

+ Q+ Q - Q- Q

Sinais OpostosSinais Opostos

+ Q+ Q 00CarregadoCarregado NeutroNeutro

+Q/2+Q/2 +Q/2+Q/2Mesmo SinalMesmo Sinal

+Q+Q 00CarregadoCarregado NeutroNeutro

+Q+Q - Q- QSinais OpostosSinais Opostos