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Eletrostática I: eletrização e força elétrica (Carga elétrica (carga…
Eletrostática I:
eletrização e força elétrica
Carga elétrica
carga elétrica está presente nos átomos, em suas partículas elementares: prótons e elétrons
prótons = carga elétrica positiva; elétron = carga negativa; nêutron = não possui carga.
prótons atraem as partículas de carga oposta, os elétrons, assim como os elétrons atraem os prótons
prótons se repelem entre si, assim como os elétrons
a força de repulsão entre os prótons no núcleo é equilibrada por uma outra força de natureza não-elétrica e não-gravitacional,
a força nuclear
devido à distribuição dos elétrons em uma eletrosfera, eles podem abandonar o átomo mais facilmente ou se agregar a outro
perdendo elétrons ou recebendo-os, a átomo perde a sua neutralidade (nº elétrons = nº de prótons)
ao atritarmos dois corpos, ocorre essa transferência de elétrons de um para outro, ficando com cargas elétricas opostas. os corpos que apresentam excesso ou falta de cargas são chamados corpos eletrizados.
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Princípios da eletrostática
Eletrostática estuda as propriedades e a ação mútua das cargas elétricas em repouso.
Princípio da atração e repulsão
Cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se. Cargas elétricas de sinais opostos atraem-se.
Quando aproximamos dois bastões de vidro, ambos positivamente eletrizados, ou dois panos de lã, ambos negativamente eletrizados, constatamos repulsão.
Princípio da conservação das cargas elétricas
Num sistema eletricamente isolado (não troca cargas elétricas com o meio exterior), a soma algébrica das quantidades de cargas positivas e negativas é constante.
Ou seja, a quantidade de carga elétrica total antes da troca é igual à quantidade de carga elétrica total depois da troca: Q1 + Q2 = Q1' + Q2'
Condutores e isolantes
Os materiais, como o vidro, que conservam as cargas somente nas regiões em que foram atritadas são chamados isolantes ou dielétricos.
Já os materiais, como o metal, nos quais as cargas elétricas surgidas na região atritada se espalham para o restante do material são chamados condutores.
metais apresentam elétrons livres (frouxamente ligados ao núcleo), responsáveis pela condução de eletricidade nos metais. os isolantes não apresentam elétrons livres, pois os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo.
Ao ligar um condutor eletrizado à Terra, ele perde sua eletrização.
, uma vez que a Terra tende a equilibrar o excesso ou a falta de cargas
Ou seja, quando um condutor isolado está positivamente eletrizado, elétrons sobem da Terra para ele, neutralizando seu excesso de cargas positivas.
Quando um condutor está eletricamente negativo, o excesso de elétrons escoa para a Terra
Um bastão metálico eletrizado segurado por uma mão, as suas cargas em excesso passam pelo metal, pelo corpo e pela Terra
Eletrização por contato
Colocando em contato dois condutores A e B, uma vez que A está eletrizado e B neutro
B se eletriza com as mesmas cargas de A, que atrai os elétrons livres de B (cargas positivas) ou quando os elétrons estão em excesso (Carga negativa) eles se espalham pela superfície de B
A continua eletrizado, mas com carga menor e B fica eletrizado
Se B for isolante, as cargas não se espalham pela sua superfície, elas se conservam na sua superfície.
O contato entre dois condutores de mesma forma e mesmas dimensões, de mesmo raio, terão cargas elétricas iguais após o contato.
Após o contato
Após o contato
Eletrização por indução
Um condutor B está inicialmente neutro. Ao se aproximar dele um corpo A, eletrizado positivamente, alguns elétrons de B são atraídos por A e se acumulam na região mais próxima de A. A região de B mais afastada de A fica com falta de elétrons e com excesso de cargas positivas.
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Esferas com raios diferentes: Qa'/Ra = Qb'/Rb
Para determinar se um corpo A está eletrizado, com o auxílio de um pêndulo elétrico, devemos aproximá-lo de uma esfera. Se não se mover, o corpo A está neutro. Se for atraída, o corpo A está eletrizado.
Quando A atrai a esfera do pêndulo, estabelece-se entre eles um contato. A esfera, então, se eletriza com carga de mesmo sinal que A e, em seguida, ambos se repelem.
Depois aproximamos um corpo B, de carga conhecida. Se B repelir a esfera, A tem o mesmo sinal que B; se atraí-la, A tem sinal contrário a B
Forças entre cargas elétricas puntiformes: Lei de Coulomb
cargas elétricas puntiformes são aqueles corpos eletrizados cujas dimensões podem ser desprezadas em relação às distâncias que o separam de outros corpos eletrizados
Duas cargas elétricas puntiformes Q1 e Q2, situadas a uma distância d, podem sofrer atração ou repulsão (se suas cargas são opostas ou iguais), com forças de mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos. Atração
Repulsão
A intensidade da força de ação mútua entre as cargas supostas no vácuo depende da distância d entre as cargas e dos valores das cargas Q1 e Q2
Unidade da carga elétrica é o Coulomb C e seu sinal indica se a força é de repulsão ou atração; a constante k depende do meio onde estão as cargas (unidade: N.m2/C2) (Unidade da força: Newton)
K no vácuo = 9. 10 9 (nove vezes dez à nona)
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