05-04-2013 02/04/2013 Sumário Unidade II – Eletricidade e Magnetismo 1- Campo e potencial elétrico - Carga elétrica e sua conservação. - Condutores e isoladores. - Processos de eletrização. - Polarização de um isolador. APSA 20 – Processos de eletrização. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Carga elétrica Carga elétrica – é a propriedade física dos corpos caracterizada pelas atrações e repulsões. É uma grandeza quantificada isto é: - Se varia por múltiplos da carga do eletrão, diz-se carga negativa. - Se varia por múltiplos da carga do protão, diz-se carga positiva. A carga do protão é igual em módulo a carga do eletrão: qp = + 1,602 x 10-19 C qe- = - 1,602 x 10-19 C qn = 0 C 1 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Carga elétrica Propriedades da grandeza carga elétrica: A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria e está presente em qualquer parte desta. É responsável pelos fenómenos elétricos. A matéria contém, geralmente, o mesmo número de cargas elétricas positivas e negativas. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Lei qualitativa das ações elétricas Lei qualitativa das ações elétricas “Corpos eletrizados com carga do mesmo sinal repelem-se e eletrizados com carga de sinais contrários atraem-se”. 2 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Princípio da conservação da carga elétrica Princípio da conservação da carga elétrica. “Num sistema isolado a quantidade total de carga permanece constante”. Este princípio não proíbe a criação de cargas elétricas num sistema isolado, mas, se for criada uma carga positiva, deverá aparecer algures no sistema uma carga negativa, simétrica da primeira. Nunca se comprovou a violação deste princípio, pelo que é tão importante como os Princípios da Conservação da energia e do momento linear. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Bons condutores e maus condutores Bons condutores (sólidos) – são todos os corpos capazes de conduzir a corrente elétrica ou permitem a livre distribuição das cargas recebidas por qualquer processo de eletrização em toda a sua superfície. Tem eletrões livres ou de condução. Ex: prata, cobre, ... • Bons condutores (líquidos) – Têm iões. Ex: eletrólitos, ... • Maus condutores – Os portadores de carga não estão disponíveis para se moverem encontram-se fortemente ligados aos núcleos. Ex: madeira, vidro, borracha, ... 3 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Eletrização por fricção A eletrização por fricção é um processo em que se eletrizam sempre, simultaneamente dois corpos: - O friccionado e o friccionante. Neste processo, um corpo eletriza-se com carga de sinal contrário ao do outro que o friccionou. Todos os corpos que, depois de eletrizados se comportam como o vidro friccionado com lã estão carregados positivamente. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Eletrização por fricção Todos os corpos que, depois de eletrizados se comportam como o plástico ou ebonite friccionado com lã estão carregados negativamente. 4 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Eletrização por contacto Na eletrização por contacto inicialmente temos dois corpos: - Um neutro e outro eletrizado. No final do processo, ficam os dois com carga do mesmo sinal. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Eletrização por contacto Exemplo de como se faz a eletrização de um eletroscópio por contacto. Principais componentes dum eletroscópio 5 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Eletrização por influência Na eletrização por influência inicialmente temos dois corpos, um neutro e outro eletrizado. Corpo neutro – Induzido ou influenciado. Corpo eletrizado – Indutor ou influenciador. No final do processo, ficam os dois com carga de sinal contrário. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Eletrização por influência Exemplo de como se faz a eletrização de um eletroscópio por influência. 6 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Utilização do eletroscópio para identificar o sinal da carga de um corpo Como se poderá identificar a carga de um corpo carregado? 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Utilização do eletroscópio para identificar o sinal da carga de um corpo Como se poderá identificar a carga de um corpo carregado? 7 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Polarização de um isolador Num isolador os eletrões não se movem livremente, logo não há eletrização por influência. Contudo, pode haver polarização dos átomos ou das moléculas ou seja, um pequeno deslocamento do centro da nuvem eletrónica com uma determinada orientação por efeito de um corpo carregado. 02/04/2013 Campo e potencial elétrico • Polarização de um isolador A polarização explica a atração de corpos neutros, como pequenos pedaços de papel, por um corpo eletrizado. Por exemplo um pente eletrizado atrai pedacinhos de papel. A polarização de um fio de água pode ser facilmente observada, friccionando um corpo de plástico numa camisola de lã e aproximando-o de um fio de água. 8 05-04-2013 02/04/2013 Campo e potencial elétrico Exercício 1- Aproximou-se a vareta V do corpo M, sem o tocar, e a esfera B do pêndulo elétrico foi atraída para a outra extremidade, E’, do corpo. 1.1- Qual das seguintes afirmações é correta? A) Os corpos M, V e B são, necessariamente, todos bons condutores. B) Os corpos M e V são, necessariamente, bons condutores. C) Os corpos M e B são, necessariamente, bons condutores. D) O corpo M é, necessariamente, bom condutor. E) Os três corpos podem ser maus condutores. 1.2- Ainda a respeito da experiência representada na figura: se a vareta V estiver eletrizada negativamente, a extremidade E' da barra M passa a ter um excesso de ______________ e a bola B, sendo condutora, fica eletrizada ________________ por _______________. 02/04/2013 TPC • Exercícios da APSA 20 que que ficarem por fazer. 9