Cargas Elétricas

CARGAS
ELÉTRICAS
Tales de Mileto VI a.c
Atritou âmbar com peles de animais
• Percebe atração de pequenas partículas por tais materiais.
• Percebe que 2 pedaços de âmbar se repeliam mutuamente.
• Âmbar = elektron, daí o significado da palavra eletricidade.
O átomo
Demócrito – 470 a.c
Demócrito em 450 a.c cunhou o termo átomo
(advindo do grego a-não e temno- cortar)
átomo = não cortar = indivisível.
Aristóteles – 384 a.c
Matéria era composta por átomos.
Composição elementar de todos os corpos e indivisível.
Modelos Atômicos
Dalton
• Os átomos são formados por elementos diferentes entre si.
•O átomo é uma esfera indivisível.
Joseph Jhon Thomson
Através de seus trabalhos sobre raios catódicos descobriu o elétron e sua natureza
atômica e de quebra, pulveriza a teoria do átomo indivisível de Dalton. Esse modelo
atômico é batizado de pudim de passas, pois, Thompson o descreve como elétrons
envoltos por um mar uniforme de carga positiva. (Nesse caso as passas seriam os
elétrons e o pudim corresponde à carga positiva)
Pudim de Passas de Thomson
Pudim de Passas do
Professor Carlos
Ernest Rutherford
Em 1909 a equipe do Físico Ernest Rutherford desenvolve um experimento em que
se bombardeia uma folha de ouro com partículas (íons) de hélio e, com base nos
desvios anormais dos feixes, ele prevê que o átomo possui um núcleo, e os elétrons
orbitavam á sua volta – como planetas em torno do Sol.
Niels Bohr
O físico Niels Bohr propôs um modelo no qual se assumia que os elétrons de
um átomo orbitavam o núcleo, mas que só o podiam fazer ao longo de um
conjunto finito de órbitas ( hoje conhecidas camadas) e que podiam saltar
entre estas órbitas apenas através de alterações de energia correspondentes
à absorção ou radiação de um fóton.
cálcio
bário
estrôncio
sódio
cobre
O átomo fica completo com a descoberta do Neutrôn
A descoberta do nêutron aconteceu no ano de 1932
com o físico inglês James Chadwick. Utilizando a
conservação da quantidade de movimento (momento
linear), realizou uma experiência que comprovou a
existência do nêutron. No entanto, doze anos antes
desse acontecimento, nosso célebre cientista inglês
Rutherford já tinha previsto a existência dessa partícula.
Segundo ele, uma possível ligação de um próton com
um elétron originaria uma partícula sem carga elétrica,
mas com massa igual a do próton. A essa partícula ele
chamou de nêutron, mas não tinha certeza da sua
existência.
Corpo Eletricamente Neutro
p=e
Corpo Eletricamente Carregado
p≠e
Se p > e → carregado positivamente (+)
Se e p → carregado negativamente (-)
Quantidade de carga de um corpo
Q = e ⋅n
e: carga elementar → 1,6 10-19 C
n: número de partículas em excesso
Resolva
Ao esfregar um pano de seda em uma moeda de
cobre, são transferidos para o cobre 10 trilhões
de elétrons. Se a moeda se encontra isolada,
sabidamente está carregada, determine sua
carga elétrica.
O Princípio de Du Fay
Por volta de 1700 em experimentos utilizando folhas de ouro e um bastão de vidro,
Charles Du Fay, classifica a eletricidade em vítrea e resinosa, fruto de suas observações,
sobre o contato de corpos eletrizados e o resultado atração ou repulsão.
Experimentalmente comprova-se que:
• Corpos carregados com cargas de mesmo sinal quando próximos se repelem.
• Corpos carregados com cargas de sinais opostos se atraem.
• Todo corpo carregado atrai um corpo eletricamente neutro.
Corpos condutores de eletricidade
Voltando na estrutura do átomo, precisamente na região periférica onde estão os
elétrons, a última camada é chamada de camada de valência, ou seja, os elétrons que
habitam essa camada são os que possuem menor força de atração com o núcleo de
seu átomo. Isso implica que em alguns materiais, tais elétrons podem passar de um
átomo para outro com grande facilidade. Corpos que apresentam a característica
citada acima possuem os famosos elétrons livres ou cargas livres.
Importante lembrar que tal configuração atômica justifica que somente elétrons
podem ser livres e se movimentar livremente, prótons pela forte ligação que
possuem no núcleo são cargas fixas. Somente em soluções iônicas (aula de química)
pode-se observar prótons em livre movimento.
Metais, o corpo humano, o solo terrestre, água do mar / rio / torneira são condutores
de eletricidade. Permitem que as cargas elétricas fluam facilmente.
• por tal motivo, tomamos choque,
• fios que conduzem a eletricidade são metálicos,
• na queda de um raio, as cargas se espalham facilmente pelo solo e pela água,
representando risco em regiões muito próximo a queda.
Corpos Isolantes
Plástico, borracha, couro, alguns tipos de tecidos, madeira, isopor, etc. são
exemplos de materiais isolantes, ou seja, não possuem ou a quantidade de
cargas livres é insignificante, de modo que servem para isolar a eletricidade.
• Todo material projetado para isolar a eletricidade usam esses materiais, os
fios são encapados com materiais emborrachados ou plástico,
• Equipamentos de proteção como luvas e aventais são de couro...
Processos de Eletrização
No processo de atrito, ato de esfregar ou em outras palavras atritar um corpo no
outro, observa-se:
Os corpos devem ser de materiais diferentes entre si.
Sendo os materiais diferentes, um terá maior afinidade pelo elétron, de modo
a recebê-lo (diz-se corpo carregado negativamente) e o outro que perderá os
elétrons, fica carregado positivamente.
Ao final do processo, os corpos ficam sempre carregados com cargas de sinais
opostos.
Se medida o número de partículas transferidas de um corpo para a outro a
carga de cada corpo é quantizada multiplicando-se o número de cargas
transferidas pela carga elementar (cujo valor é de 1,6 ⋅ 10-19 C).
Quem perde e quem recebe os elétrons?
Série Triboelétrica
Contato
Como o próprio nome diz, encosta-se um corpo no outro. Nesse processo, existirá
uma “espécie” de aniquilamento de cargas pela busca do equilíbrio.
Pensando matematicamente:
Imagine a princípio um sistema que contenha apenas 2 corpos inicialmente isolados
um do outro. Imagine um deles carregado positivamente, cujo excesso de prótons
lhe conceda uma carga de + 2C, e outro negativamente, cujo excesso lhe confira uma
carga de -2C.
Ao colocarmos esses corpos em contato, passamos a obter a neutralidade dos
mesmos. A matemática desse contato nos diz que devemos somar a carga de cada
corpo e dividir o resultado por 2 para saber a carga de cada corpo no final, logo
acompanhe minha conta... (desde que os corpos sejam idênticos)
+2 + (-2) = 0 ⇒ 0 ⇒ dividido por 2 = 0
Contato
Outro exemplo: um corpo carregado com carga +2C em contato com outro de carga
-4C...
+2 + (-4) = -2 dividido por 2 = -1C
Observe que ao final do processo os corpos sempre terminarão
carregados com cargas de mesmo sinal.
Indução
Receita para Carregar um corpo por Indução
Para que o corpo induzido finalmente fique carregado
siga 5 passos na ordem que falo aqui.
1. Deixe o corpo indutor e o induzido muito próximos.
2. Ligue o fio Terra.
3. Espere um poquito
4. Corte a ligação Terra
5. Afaste os corpos
Pronto!
Receita para Carregar um corpo por Indução
No fim, o sinal do
induzido é contrário
ao indutor.
Eletroscópio
O eletroscópio é um aparelho que se destina a indicar a
existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo
está eletrizado.
Eletroscópio
Teste seus conhecimentos:
https://goo.gl/qvJ1SU