CARGA ELÉTRICA

1. O que você deve saber sobre CARGA ELÉTRICA O conceito de carga elétrica remonta à Antiguidade clássica. Há registros de que os gregos esfregavam peles de carneiro com pedaços de âmbar, uma resina vegetal fóssil que, ao ser atritada, atrai os corpos que lhe estejam próximos. Se dois pedaços de âmbar forem atritados, porém, eles irão se repelir. A palavra elétrico vem do grego élektron, que significa âmbar-amarelo, pois se considerava essa propriedade de atrair corpos próximos, depois de atritados, específica desse material. Neste tópico vamos revisar diversos conceitos da eletrostática – parte da física que se ocupa da análise de sistemas de cargas em equilíbrio.

2. I. Princípios da eletrostática Atração e repulsão de cargas elétricas CARGA ELÉTRICA

3. Conservação das cargas elétricas I. Princípios da eletrostática Durante o contato, os corpos condutores trocam cargas elétricas entre si. Ainda que a distribuição final das cargas seja diferente, a soma se conserva. CARGA ELÉTRICA

4. Princípio de quantização das cargas elétricas I. Princípios da eletrostática Carga elétrica de um elétron = –1,6 . 10-19C Q: quantidade de carga elétrica medida CARGA ELÉTRICA

5. II. Processos de eletrização 1. Por atrito Tabela (série triboelétrica) para prever o sinal que cada substância adquire quando atritada com outro material. Quando eletrizados por atrito, os corpos ficam com igual quantidade de cargas, mas de sinais opostos. CARGA ELÉTRICA

6. II. Processos de eletrização Obs.: o contato com a Terra acaba sempre descarregando o corpo, independentemente do sinal de suas cargas. 2. Por contato Esquema de eletrização por contato entre duas esferas condutoras. CARGA ELÉTRICA

7. II. Processos de eletrização 3. Por indução As quatro etapas da indução de uma esfera A, negativa, próxima a uma esfera B, inicialmente neutra CARGA ELÉTRICA

8. III. Força elétrica Intensidade A constante k depende do meio onde se encontram as cargas. No vácuo, k = 9  109 N  m2/C2 Direção: a mesma da reta que une as duas cargas. Sentido: depende do sinal das cargas Q1 e Q2. Se as esferas têm sinais distintos (A), as forças são de atração e apontam para dentro; se os sinais são iguais (B), as forças são de repulsão e apontam para fora da região entre as cargas. CARGA ELÉTRICA

9. IV. Campo elétrico Campo de carga puntiforme: a carga Q, a fonte, gera um campo na sua vizinhança, cuja intensidade varia de acordo com a expressão: A direção do vetor E, no caso, é radial a partir da carga fonte. A área azul e a região do espaço em que o campo elétrico atua. O sentido do campo elétrico depende do sinal da carga geradora: • carga fonte positiva: sentido de afastamento da carga; • carga fonte negativa: sentido de aproximação da carga. CARGA ELÉTRICA

10. Campo de várias cargas puntiformes: IV. Campo elétrico Relação entre campo e força elétrica: O campo resultante, num ponto P, será a soma vetorial dos campos produzidos por cada carga naquele ponto. O campo resultante em P é dado pela soma: CARGA ELÉTRICA

11. Linhas de força: representam o comportamento do campo nas vizinhanças da carga fonte. Direção do vetor campo elétrico: tangente às linhas de força, em cada ponto  Setas das linhas de força: indicam o sentido do campo; a intensidade tem a ver com a densidade das linhas de força no local. IV. Campo elétrico CARGA ELÉTRICA

12. V. Campo elétrico uniforme Para produzi-lo, precisamos de duas placas paralelas, carregadas com sinais opostos e bem próximas, de modo que a distância entre elas seja muito menor que o comprimento das placas. Se as placas forem grandes e bem próximas, as linhas de campo serão paralelas e igualmente espaçadas; teremos assim um campo elétrico uniforme. CARGA ELÉTRICA

13. 3 (Uepa)É comum em supermercados, na seção de frutas, a presença de sacos plásticos em rolos dos quais são destacados. É comum também que, ao se aproximar de um desses rolos, os pelos do braço de uma pessoa sejam atraídos para o plástico e fiquem eriçados. A respeito deste fenômeno, considere as afirmativas a seguir: I. Os pelos se eriçam devido à presença de corrente elétrica no plástico, produzida pelo atrito. II. O campo magnético próximo do plástico atrai os pelos. III. As cargas elétricas no rolo atraem as cargas de sinais contrários nos pelos. De acordo com as afirmativas acima, a alternativa correta é: a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: C Esse fenômeno de eletrização é explicado pelo atrito entre os sacos quando eles são desenrolados. Quando o braço de uma pessoa se aproxima de um desses rolos, ocorre uma redistribuição de cargas nos pelos, ou seja, ocorre o fenômeno da polarização. Nessas condições, a afirmação mais adequada é somente a III. CARGA ELÉTRICA–NO VESTIBULAR

14. RESPOSTA:B 4 (PUC-RJ)Duas esferas idênticas, carregadas com cargas Q = 30 μC, estão suspensas a partir de um mesmo ponto por dois fios isolantes de mesmo comprimento, como mostra a figura. Em equilíbrio, o ângulo, formado pelos dois fios isolantes com a vertical, é 45º. Sabendo que a massa de cada esfera é de 1 kg, que a constante de Coulomb é k = 9 · 109 Nm2/C2 e que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2, determine a distância entre as duas esferas quando em equilíbrio. Lembre-se de que μ = 10-6. a) 1,0 m b) 0,9 m c) 0,8 m d) 0,7 m e) 0,6 m EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CARGA ELÉTRICA–NO VESTIBULAR

15. 6 (UFF-RJ)Três esferas metálicas, apoiadas em suportes isolantes, são colocadas próximas, como no desenho a seguir, porém sem se tocarem. Um bastão carregado positivamente é aproximado da primeira esfera. Assinale o diagrama que melhor representa a distribuição de cargas nas esferas. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: A Como as esferas não se tocam, elas só ficam polarizadas quando o bastão se aproxima. Dessa forma, tendo em mente o princípio da atração e repulsão entre cargas elétricas, a alternativa correta é a. CARGA ELÉTRICA–NO VESTIBULAR

16. RESPOSTA: A 8 (UFPE)Na região entre as longas placas uniformemente carregadas, mostradas na figura, existe um campo elétrico uniforme, de módulo E = 100 N/Ce sentido verticalpara cima. A aceleração da gravidade local vale 10 m/s2. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS Uma partícula de massa 1 g e carga negativa –10-4 C colocada nessa região sofre uma força resultante: a) de módulo 0,02 N e sentido vertical para baixo. b) de módulo 0,01 N e sentido vertical para baixo. c) nula. d) de módulo 0,01 N e sentido vertical para cima. e) de módulo 0,02 N e sentido vertical para cima. CARGA ELÉTRICA–NO VESTIBULAR

17. 11 (Ufes)No campo elétrico formado por duas cargas de + 8 μC e + 2 μC, separadas por uma distância de 3 m, o vetor campo elétrico é igual a zero no ponto situado a: a) 2 m da carga de 2 μC. b) 2 m da carga de 8 μC. c) 6 m da carga de 2 μC. d) 6 m da carga de 8 μC. e) 3 m das duas cargas. RESPOSTA: B EXERCÍCIOS ESSENCIAIS CARGA ELÉTRICA–NO VESTIBULAR