ELETROSTÁTICA

1. ELETROSTÁTICA Prof. Diones Charles Física II

2. Conteúdo Programático • Eletrização – Capítulo 33 • Força elétrica – Capítulo 34 • Campo elétrico – Capítulo 35 • Potencial elétrico – Capítulo 36 • Condutor em equilíbrio eletrostático – Capítulo 37

3. ELETROSTÁTICA

4. INTRODUÇÃO - O termo eletricidade origina-se de elektron, nome grego do âmbar. - Em meados de VI a.C.,Tales de Mileto, filósofo e matemático grego, após ter atritado um pedaço de âmbar (resina fossilizada) com pele de animal, verificou que o 1º passou a atrair objetos leves como uma pena.

5. No século XVI, o inglês William Gilbert verificou que além do âmbar, diversas substâncias se eletrizavam ao ser atritada, ele chamou esses materiais de elétricos. Em 1660, o cientista Otto Von Guericke (1602-1686) inventou a primeira máquina eletrostática. Otto fez várias experiências com objetos, e descobriu que alguns materiais eletrizados pela máquina podiam repelir outros objetos.

6. No século XVIII, o cientista inglês Stephen Gray (1670-1736), após inúmeras experiências e conceitos, criou a distinção entre os corpos que conduziam corrente elétrica (condutores) e os que não conduziam (isolantes). Charles François Dufay (1668-1739), notou que os corpos poderiam ser eletrizados com cargas diferentes. Em 1747, a idéia de carga positiva e negativa é introduzida por Benjamin Franklin (1706-1790).

7. Muitos foram os modelos de átomos, nossa moradia. O atual leva em conta o Princípio da Incerteza. Não somos encontrados em endereços certos, mas em regiões prováveis. Modelo de Thomsom (Pudim de passas) Modelo de Rutherford Modelo de Bohr Modelo de Bohr- Sommerfeld Modelo atual Orbitais: s, p, d,f

8. Carga elétrica • É uma propriedade ligada à natureza de um corpo responsável pela interação elétrica entre os corpos, ou seja, de atração e repulsão. Existem partículas menores que os prótons e nêutrons.

9. Carga elementar • É o termo que era utilizado para qualificar uma carga que não poderia ser mais dividida (menor carga elétrica encontrada na natureza). • Sendo a carga do elétron a menor quantidade de carga elétrica existente na natureza, ela foi tomada como carga padrão nas medidas de carga elétricas. • No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C). • Simbolicamente representada pela letra e. • carga elementar: e= 1,6.10 - 19 C • carga do elétron: - 1,6.10 - 19 C • carga do próton: + 1,6.10 - 19 C

10. Princípios da Eletrostática • Princípio da Atração e Repulsão + + F F - - F F Duas partículas com cargas elétricas do mesmo sinal se repelem mutuamente

11. Duas partículas com cargas elétricas de sinais contrários se atraem mutuamente. - + F F

12. Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas elétricas positivas e negativas é constante, mesmo que haja transferência de carga de um corpo para outro. - Princípio da conservação de cargas elétricas

13. - - - + + + 1 2 Q1 Q2 Q ! Q ! + 2 1 + Q Q = Q ! Q ! 2 1 DEPOIS DO CONTATO ANTES DO CONTATO

14. - Em 1785, Charles Augustin Coulomb (1736-1806) fez uma série de medidas. Lei de Coloumb • Mediu as forças elétricas entre duas pequenas esferas carregadas. • - Ele descobriu que a força dependia do valor das cargas e da distância entre elas.

15. Q Q 1 2 F F + + d Q Q 1 - 2 - F F d Q Q 2 1 - F F + d

16. K Q Q . . F = 1 2 2 d Onde: F= força elétrica (Newton - N) Q= cargas 1 e 2 (Coulomb - C) d = distância (metro - m) K= constante eletrostática = 9,0x109Nm²/C²

17. Podemos determinar a carga de um corpo por meio de: Q = n. e Onde: Q= carga elétrica (C ) n= número de elétrons ou prótons. e= carga elementar

18. Eletrização de um corpo • Quando há um desequilíbrio entre o número de elétrons e o número de prótons, o corpo está eletrizado.

19. - Para que um corpo esteja carregado positivamente, é necessário que seus prótons estejam em maior número que os seus elétrons.

20. - Para que um corpo esteja carregado negativamente é necessário que os seus elétrons estejam em maior número que seus prótons.

21. - Para que um corpo seja considerado neutro, seu número elétrons deve ser igual ao seu número de prótons. -+ + -+ -+-+ -+-+-

22. CONDUTORES • São as substâncias nas quais os ELÉTRONS se locomovem com facilidade por estarem fracamente ligados aos átomos. • Tem maior facilidade em conduzir a eletricidade.

24. ISOLANTES • Os elétrons estão ligados fortemente ao átomo, o que dificulta sua livre movimentação. • São materiais que não transmitem a energia elétrica com facilidade ou nem transmitem.

26. Processos de eletrização de um corpo

27. Atrito - Foi o primeiro processo de eletrização conhecido. • Quando duas substâncias de naturezas diferentes são atritadas, ambas se eletrizam. • No início os corpos estão neutros. • No final os corpos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários.

29. Série Triboelétrica • Para determinar que tipo de carga (positiva ou negativa) um corpo ficará após ter passado por um processo de eletrização por atrito. • É uma lista onde encontramos alguns materiais em ordem que obedece à propriedade de doar ou receber elétrons. • Quando a eletrização ocorre por atrito, os corpos envolvidos estão inicialmente neutros, porém, no final do processo, adquirem cargas com sinais opostos.

30. Ex: Lã – tendência de doar elétrons para quem está abaixo dele na lista. Se atritarmos lã e cobre, o cobre ficará carregado negativamente e a lã positivamente.

31. Contato • Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor, o corpo neutro se eletriza. • No inicio pelo menos um deles deve estar carregado. • No final , os corpos envolvidos possuem a mesma carga e de mesmo sinal.

33. Indução • Quando um corpo neutro é colocado próximo de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles, o corpo neutro se eletriza. Esse fenômeno é chamado indução eletrostática.