Eletrização e Força elétrica
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Introdução à Eletricidade
As primeiras experiências relacionadas à eletricidade de que se tem
notícia ocorream na Grécia antiga. Numa dessas experiências, um
bastão de âmbar (resina vegetal fossilizada) era atritado com um
pedaço de pele de animal, adquirindo, depois disso, a capacidade de
atrair pequenos pedaços de palha seca. A palavra grega para âmbar,
élektron, deu origem ao termo eletricidade.
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Carga elétrica
Toda matéria é constituída por átomos. Os átomos, em
um modelo simplificado, são compostos
fundamentalmente de prótons, nêutrons e elétrons.
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Carga elétrica
Observe que:
✓ Prótons e elétrons interagem, com uma força que pode ser
de atração ou de repulsão de mesma intensidade, mas os
nêutrons não.
✓ Os prótons e os elétrons tem alguma propriedade que o
nêutron não possui.
✓ A propriedade tem o mesmo valor para o próton e para o
elétron.
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Tal propriedade é a carga elétrica.
Convenciona-se:
✓ Prótons tem carga elétrica positiva (+);
✓ Elétrons tem carga elétrica negativa ( - );
✓ O nêutron não tem carga.
Verifica-se que:
✓ As cargas de prótons e elétrons tem o mesmo módulo (e):
e = 1,6 ∙ 10–19 C
✓ A unidade de medida no SI é Coulomb [C]
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Eletrização do átomo
Eletrizar um átomo e, por extensão, um corpo, significa tornar
diferente o número de prótons e o número de elétrons do
átomo ou do corpo.
✓ 𝑛𝑝 > 𝑛𝑒 átomo (ou corpo) eletrizado positivamente;
✓ 𝑛𝑝 < 𝑛𝑒 átomo (ou corpo) eletrizado negativamente;
✓ 𝑛𝑝 = 𝑛𝑒 átomo (ou corpo) eletricamente neutro.
Importante:
Um elétron (ou um corpo) só pode ser eletrizado “ganhando” ou
“perdendo” elétrons, nunca prótons.
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A quantização da carga elétrica
Como só podemos fornecer ou retirar um número inteiro de
elétrons do corpo, a carga elétrica (positiva ou negativa) desse
corpo será sempre um múltiplo inteiro da carga elementar e.
Assim:
✓ Q é quantidade de carga, em Coulomb [C];
✓ n é o número de elétrons em “excesso” ou “falta”;
✓ e é a carga elétrica elementar (e = 1,6 ∙ 10–19 C).
Q = ± n ∙ e
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Princípio da atração e da repulsão
Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de
sinais opostos se atraem.
Princípios da Eletrostática
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Princípios da Eletrostática
Princípio da conservação das cargas elétricas
Em um sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das
cargas positivas e negativas é sempre constante.
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Condutor é todo meio que permite que haja fluxo de cargas
elétricas através dele sem muita dificuldades.
Os condutores podem ser:
✓ Sólidos (metais e grafite) – o fluxo de carga ocorre pelo
deslocamento dos elétrons;
✓ Líquidos (soluções iônicas) – o fluxo de carga ocorre pelo
deslocamento de íons positivos e negativos em sentidos
opostos;
✓ Gases (Gases ionizados) – o fluxo de carga se dá tanto pelo
movimento de elétrons quanto de íons positivos e negativos.
Isolante (ou dielétrico) é todo meio que dificulta o fluxo
significativo de cargas elétricas através dele.
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Processos de eletrização
Eletrização por atrito
Atritando dois corpos de materiais diferentes, inicialmente neutros,
elétrons são retirados de um dos corpos e transferidos para o outro.
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Processos de eletrização
Eletrização por contato
Para eletrizar um corpo neutro por contato, devemos
simplesmente encostá-lo em um corpo eletrizado.
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Processos de eletrização
Eletrização por indução
A indução eletrostática consiste na “separação” das cargas
elétricas em um condutor quando ocorre a aproximação de um
corpo eletrizado.
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Eletroscópios
São dispositivos que se destinam a detectar a presença de
cargas elétricas em um corpo.
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Força elétrica e a lei de Coulomb
Em 1785, o físico francês Charles Augustin de Coulomb, usando
uma balança de torção, determinou uma relação sobre a
interação entre duas cargas elétricas pontuais, conhecida hoje
como lei de Coulomb.