princípios em eletrostática

PRINCÍPIOS EM
ELETROSTÁTICA
CARGA ELÉTRICA E PROCESSO DE ELETRIZAÇÃO
LEI DE COULOMB
César Augusto
Por que estudar...
... permite compreender as bases principais dos fenômenos
elétricos;
... leva à compreensão de diversos fenômenos naturais, como
raios, e do funcionamento de aparelhos tecnológicos, como
para-raios, pilhas e baterias.
... permite consolidar o modelo da estrutura da matéria e seu
comportamento elétrico.
... possibilita entender a ocorrência de choques elétricos e como
evitá-los.
Primeiras ideias sobre eletricidade:
• Charles du Fay (1698 – 1739): existência de dois
“fluidos elétricos”  eletricidade vítrea (fricção
do vidro) e eletricidade resinosa (fricção do
âmbar);
• Benjamin Franklin (1706 – 1790): existência
de um único fluido elétrico presente em
todos os corpos  excesso de fluído faria
com que o material estivesse eletrizado
positivamente enquanto sua falta faria o
material se eletrizar negativamente.
Noção de Carga Elétrica
prof. César Augusto
Modelo Atômico “Simplificado”
Massa de
repouso
Carga
Elétrica
Símbolo
Prótons
1,67x10-27kg
positiva
p+
Nêutrons
1,68x10-27kg
nula
n0
Elétrons
9,11x10-31kg
negativa
e-
Carga Elétrica
“capacidade de acumular
eletricidade”.
Carga elétrica elementar (e)
É quantidade mínima de eletricidade que
um corpo pode adquirir. Ocorre quando
este ganha ou perde 1 elétron.
Corpo eletricamente neutro
np = ne
-
Corpo eletrizado positivamente
np > ne
cedeu elétrons
Corpo eletrizado negativamente
np < ne
recebeu elétrons
No S.I.:
e = 1,6⋅10-19C
onde C: coulomb
1C corresponde a 6,25⋅1018 elétrons em excesso
(se a carga do corpo for negativa) ou em falta (se
a carga do corpo for positiva).
•Submúltiplos do Coulomb:
•
1mC = 10-3C (mili)
•
1μC = 10-6C (micro)
•
1nC = 10-9C (nano)
Eletroscópios
São instrumentos que servem
para indicar se um corpo está
ou
não
eletrizado.
Existem
vários tipos de eletroscópio.
Princípios Fundamentais
(A) Princípio de Du Fay
“Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem; cargas elétricas de
sinais opostos se atraem”.
(B) Princípio da Quantização da Carga Elétrica
“A carga elétrica adquirida é uma quantidade inteira da carga
elementar”.
Q=n⋅e
n: número de elétrons ganhos ou perdidos.
(C) Princípio da Conservação da Carga Elétrica
“Em um sistema isolado, a quantidade de carga elétrica
permanece constante”.
Por exemplo, uma reação química, a quantidade de carga
elétrica é a mesma antes e após o fenômeno.
ΣQDEPOIS = ΣQANTES
EXEMPLO
UNIFOR/CE – Duas pequenas esferas condutoras e idênticas estão
eletrizadas com cargas de 6,0μC e –10μC, respectivamente. Colocandose as esferas em contato, o número de elétrons que passa de uma esfera
para outra vale: (Dado: carga elementar e = 1,6⋅10-19C).
Condutores e Isolantes
De forma geral, um material é dito condutor de
eletricidade quando o mesmo facilita o movimento dos
elétrons no seu interior. Por outro lado, o material se
comporta como isolante elétrico (dielétrico) quando ele
dificulta o movimento dos elétrons livres no seu interior. Os
principais condutores elétricos são os metais (elétrons),
as soluções eletrolíticas (íons) e os gases ionizados
(íons e os elétrons). Por outro lado, são exemplos de
isolantes: borracha, porcelana, madeira seca, plástico, etc.
Fig. 1 (a) - A
madeira é um
material isolante
não há transferência
de carga pelo
contato da madeira.
Fig. 1 (b) - O Metal é
um material
condutor. Neste
caso há transferência
de cargas devido
metal esferas.