eletrostática - NS Aulas Particulares

ELETROSTÁTICA
I) CARGA ELÉTRICA:
Dizemos que um corpo está eletricamente neutro
quando o número de prótons é igual ao número de
elétrons.
Dizemos que um corpo está carregado
positivamente quando o ele perde elétrons e assim
o número de prótons é maior que o de elétrons.
Dizemos que um corpo está carregado
negativamente quando ele ganha elétrons e assim
o número de elétrons é maior que o de prótons.
Obs.: Só é possível para um átomo ganhar ou
perder elétrons. O próton e o nêutron estão
“presos” no núcleo.
Próton
Elétron
Nêutron
Carga
Positiva
Carga
Negativa
Valor da carga
de 1 próton:
Valor da carga
de 1 elétron:
Não tem carga
elétrica.
Dizemos que
ele é neutro.
p = +1,6 x 10 -19C
e = - 1,6 x 10 -19C
Qp = n x p
Qe = n x e
Qp = carga total
positiva (C)
Qe = carga total
negativa (C)
n = número de
prótons em
excesso
n = número de
elétrons em
excesso
Unidade de
carga elérica:
C = coulomb
mC = 10-3 C
C = 10-6 C
C = 10-9 C
pC = 10-12 C
b) Por contato: Ao encostar dois objetos idêntico,
estando ao menos um deles carregado, o que tiver
maior quantidade de elétrons sede para aquele que
tiver menos até ambos entrarem em equilíbrio
elétrico, ou seja, ambos ficam com o mesmo valor
de carga final e com o mesmo sinal, porém a
soma das cargas permanece constante.
Q' 
Q1  Q2
2
Q1  Q2  Q'Q'
c) Por indução: Ocorre quando aproximamos uma
carga eletrizada de outra neutra, mas sem encostar
uma na outra. As cargas ficam com sinais opostos.
Tem-se inicialmente uma
carga neutra, ou seja, o
número de prótons igual
ao de elétrons.
Aproxima-se um bastão
carregado eletricamente
da carga neutra. Se o
bastão for de carga
positiva (observe a figura)
ele irá atrair os elétrons, e se ele for de carga
negativa, irá repeli-los.
Conecta-se um fio
terra ao corpo neutro
e elétrons poderão
ser atraídos ou
repelidos através do
fio, dependendo do
sinal do bastão.
II) FORMAS DE ELETRIZAÇÃO
a) Por atrito: Friccionando dois objetos de
materiais diferentes. (tab. completa no final da apost.)
Ao friccionar dois
Série Triboelétrica
objetos quaisquer da
+
vidro
lista ao lado, o objeto
mica
que está acima fica com
lã
carga positiva e o que
seda
está abaixo, negativa.
papel
As cargas ficam
madeira
eletrizadas com sinais
âmbar
opostos.
ebonite
(Veja também a tabela
enxofre
no final da pág. 4)
– celulóide
Ainda com o
bastão próximo
corta-se o fio terra,
não havendo mais
o deslocamento de
elétrons.
A carga que até então
estava neutra passa a ficar
eletrizada com sinal oposto
ao do bastão.
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III) FORÇA ELÉTRICA (Lei de Coulomb):
V) CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME:
Importante: ocorre sempre entre duas cargas elétricas.
Desempenha o papel de transmissor de interações
entre cargas elétricas.
ko . Q
E
F  E. q
d2
F
k o . Q1 . Q2
d2
F = força elétrica de cargas puntiformes (N)
2
9 N .m
ko = constante eletrostática no vácuo = 9.10
C2
-6
Q1 e Q2 = carga elétrica fixa (C) (C = 10 )
d = distância entre as duas cargas (m)
Cargas de sinais opostos Cargas de sinais iguais
se atraem.
se repelem.
IV) FORÇA RESULTANTE
1)
E = campo elétrico (N/C ou V/m)
Q = carga fixa (C) (C = 10-6)
q = carga móvel (C) (C = 10-6)
a) Convenção do sentido do vetor campo elétrico E:
O campo elétrico de
uma carga positiva
gerado em um ponto P
tem sentido para fora
da carga.
O campo elétrico de
uma carga negativa
gerado em um ponto P
tem sentido para fora
da carga.
b) Campo elétrico entre duas cargas:
Com sinais diferentes
Com sinais iguais
N = nulo
2)
c) Campo elétrico resultante gerado por duas
cargas elétricas pontuais:
3)
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VI) CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
IX) POTENCIAL ELÉTRICO
Num Campo Elétrico Uniforme, as superfícies
equipotenciais, por serem perpendiculares às
linhas de força, são planas e paralelas entre si.
É uma grandeza escalar, portanto não é
representada por uma flecha de vetor. Além disto,
o seu valor não é em módulo, ou seja:
Q+ V+
e
Q–V–
V
k o .Q
d
V = Potencial Elétrico (V)
N .m 2
ko = constante eletrostática no vácuo = 9.10
C2
-6
Q = carga elétrica fixa (C) (C = 10 )
9
d = distância entre a carga e o ponto do potencial
elétrico que será calculado (m)
VII) DIREÇÃO E SENTIDO DA FORÇA
SOBRE UMA CARGA MÓVEL (Q) IMERSA
EM UM CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
F  E. q
1) Quando a carga móvel for
positiva, a força tem a mesma
direção e sentido do campo
elétrico.
Caso existam várias cargas gerando potencial em
um ponto, o potencial resultante é a simples soma
algébrica dos potenciais produzidos
separadamente pelas cargas Q1 , Q2 , Q3 , ...
VA = V1 + V2 + V3 + ...
VA 
k o .Q1 k o .Q2 k o .Q3


 ...
d1
d2
d3
2) Quando a carga móvel for
negativa, a força tem a mesma
direção do campo elétrico,
porém sentido oposto.
VIII) CARGA ELÉTRICA IMERSA EM UM
CAMPO ELÉTRICO UNIFORME EM
EQUILÍBRIO COM A GRAVIDADE
P=F 
m.g  E. q
U = DDP = Diferença de Potencial Elétrico
k .Q
Com a fórmula V  o , calculamos o potencial
d
elétrico em dois pontos A e B (portanto usamos a
fórmula duas vezes) e achamos VA e VB.
A ddp entre os pontos A e B será: U = VA – VB.
A ddp entre os pontos B e A será: U = VB – VA .
Se um dos pontos for muito distante da carga, ou
seja, tende ao infinito, então V = 0.
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X) SUPERFÍCIE EQUIPOTENCIAL
É qualquer superfície cujos pontos têm todos os
potenciais elétricos iguais.
No campo de uma carga puntiforme Q, as
superfícies equipotenciais são esféricas e
concêntricas com a carga Q.
As linhas de força são perpendiculares às
superfícies equipotenciais.
XII) TRABALHO DE UMA CARGA
ELÉTRICA MÓVEL
 IF  q.(Vinicial  V final )
 AB  q.U AB

 AB  q.(VA  VB )
 BA  q.U BA

 BA  q.(VB  VA )
Observe na figura abaixo que o cálculo do trabalho
depende apenas do potencial de onde a carga sai e
do potencial de onde a carga chega. O trabalho
não depende da trajetória que a carga percorreu.
 I  q.U BC
 II  q.U BB  0
 III  q.U CC  0
 IV  q.U BA
Observe que no sentido do campo E o potencial
V vai diminuindo o seu valor.
E.d = U
 V  q.U AC
Série Triboelétrica:
XI) ENERGIA POTENCIAL
ELETROSTÁTICA
EA = q . VA
EB = q . VB
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