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Eletrostática Eletricidade. CARGA ELÉTRICA A Eletricidade como ciência data de 600 a.C. Os gregos já conheciam a propriedade do âmbar que quando esfregado.

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1 Eletrostática Eletricidade

2 CARGA ELÉTRICA A Eletricidade como ciência data de 600 a.C. Os gregos já conheciam a propriedade do âmbar que quando esfregado na pele de um animal adquiria o poder de atrair pedaços de palha.

3 Eletrização de um corpo Para que um corpo esteja eletrizado basta haver a descompensação entre o número de prótons e de elétrons de um corpo. O átomo. Núcleo ( prótons + neutrons) elétrons

4 Eletrização de corpos - Corpo eletrizado positivamente: o número de prótons é maior que o número de elétrons. Corpo eletrizado negativamente: o número de elétrons é maior que o número de prótons. Corpo eletricamente neutro: o número de prótons é igual ao número de elétrons.

5 Carga elementar Quantidade de carga de um corpo Q = n.e Q: quantidade de carga, unidade: coulomb [ C ] n: número de elétrons ou prótons e: carga elementar do próton ou elétron Uma das menores cargas encontradas na natureza é a de um elétron. - carga do elétron: - 1, C [ coulomb] - carga do próton: + 1, C Obs: -m-milicoulomb: mC = C - microcoulomb: μC = C - nanocoulomb: nC = C - picocoulomb: pC = C

6 Exemplos 01.Determine o número de elétrons existentes em uma carga de 1C. 02. É dado um corpo eletrizado com carga elétrica 6,4 C. a) A Determine o número de elétrons em falta no corpo. A carga do elétron é de - 1, C. b) Quantos elétrons em excesso têm o corpo eletrizado com carga -16nC? 03. Um corpo tem elétrons e prótons. Qual a carga elétrica desse corpo? 04. Um corpo está eletrizado com carga elétrica Q = -8 C. O corpo apresenta excesso ou falta de elétrons? Qual o número de elétrons em excesso ou em falta.

7 PrincÍpios da eletrostática Atração e repulsão de cargas elétricas.

8 Principios da eletrostática Atração e repulsão de cargas elétricas.

9 Principios da eletrostática Conservação de cargas elétricas QAQA QBQB Q total = Q A + Q B Q´ A Q´ B Q A + Q B = Q´ A + Q´ B

10 exercícios 01. Duas cargas elétricas Q 1 e Q 2, atraem-se quando colocadas próximas uma da outra. a) O que se pode afirmar sobre os sinais de Q 1 e Q 2 ? b) A carga Q 1 é repelida por uma terceira carga Q 3, positiva. Qual é sinal de Q 2 ? 02. Um corpo A, com carga Q A = 8 C, é colocada em contato com um corpo B, inicialmente neutro. Em seguida, são afastados um do outro. Sabendo que a carga do corpo B, após o contato, é de 5 C, calcule a nova carga do corpo A. 03. Dispõe-se de quatro esferas metálicas idênticas isoladas uma das outras. Três delas, A, B e C, estão descarregadas, enquanto a quarta esfera D, contém carga negativa Q. Faz-se a esfera D tocar, sucessivamente, as esferas A,B e C. Determine a carga final de cada esfera.

11 Processos de eletrização de corpos ATRITO Conclusão: ao final deste processo verifica-se que um dos corpos tende a doar elétrons e o outro a recebê-los, ou seja, um ficará carregado positivamente e outro eletrizado negativamente.

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13 contato Corpo neutro Corpo positivo elétrons final Conclusão: ao final deste processo verifica-se que os corpos ficam com o mesmo sinal de carga e atingem o equilíbrio elétrico

14 indução Corpo eletrizado positivamente ( indutor) Corpo eletricamente neutro ( induzido)

15 Corpo eletricamente neutro ( induzido) eee

16 Conclusão: ao final deste processo verifica-se que os corpos ficam com cargas de sinais opostos.

17 Eletroscópios Instrumentos fabricados para a verificação se um corpo está ou não eletrizado. PÊNDULO ELETROSTÁTICO

18 Eletroscópio de folhas

19 Campo Elétrico de um condutor em equilíbrio eletrostático Observe um condutor qualquer. Neste caso, o condutor atinge o equilíbrio eletróstático quando não há movimento de cargas elétricas

20 Experiências 1ª Experiência: esfera oca de Coulomb Estando a esfera eletrizada, nota-se que O bastão não se eletriza ao tocar a parte Interna da esfera.

21 2ª experiência: hemisférios de Canvendish

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25 Conclusões O campo elétrico no interior de um condutor eletrizado em equilíbrio é nulo. ( E = 0 ) Na superfície de um condutor eletrizado e em equilíbrio, o campo é normal à superfície e não nulo.

26 Campo elétrico criado por um condutor esférico Ponto interno E = 0 Ponto infinitamente próximo

27 Superfície Externo

28 01. Consideremos uma esfera condutora de raio 20 cm. Ela se encontra carregada eletrostaticamente com uma carga de 4 μC. Determine a intensidade do vetor campo elétrico nos pontos A,B e C, localizados conforme a figura.

29 02. Determine a intensidade do campo elétrico a uma distância de 20 cm do centro de uma esfera de raio 15 cm, localizada no vácuo carregada com 4 μC. 03. Uma esfera condutora de 0,2m de raio está carregada com uma carga de -6 μC e situada no vácuo. Determine a intensidade do campo elétrico nos pontos A, B e C situados respectivamente a 0,1m, 0,2m e 0,6m do centro da esfera E. 04. Num ponto situado a 3m do centro de uma esfera de raio 1m, eletrizada positivamente e localizada no vácuo, o vetor campo elétrico tem intensidade N/C. Determine a carga elétrica distribuída na superfície da esfera.

30 Trabalho e Potencial Elétrico Trabalho de uma força elétrica A força elétrica é uma força conservativa, ou seja, todo trabalho realizado não é perdido e sim armazenado em forma de energia.

31 Trabalho da força elétrica

32 Exercícios

33 03. Os pontos A, B, C e D estão no campo elétrico de uma carga puntiforme Q fixa. Transportando-se uma carga de prova q de A até B pelo caminho 1, as forças elétricas realizam um trabalho. Determine o trabalho realizado pelas forças elétricas para transportar a mesma carga q de A até B, nas condições anteriores, pelos caminhos 2 e 3.

34 Energia Potencial

35 Como todo trabalho se armazena em forma de energia, esta é a energia potencial elétrica

36 exercícios 01. Num campo elétrico, uma carga de prova é levada de um ponto A à um ponto B muito distante, tendo todas as forças elétricas realizado um trabalho de 100J. Determine a energia potencial elétrica da carga no ponto A.

37 Potencial Elétrico – ( V ) Potencial elétrico é definido como o trabalho realizado pela força elétrica, por unidade de carga, para deslocá-la de um ponto qualquer ao infinito.

38 Veja: Unidade de medida: volt [V]

39 Exercícios

40 Potencial de várias cargas puntiformes P

41 01. Determine o potencial de um ponto P situado a 30cm de uma carga -6 C. Considere a carga e o ponto P no vácuo. (Dado: k 0 = N.m 2 /C 2 ) 02. Determine a energia potencial que uma carga de 5 C adquire a 10cm de uma carga de 0,2 C, fixa, localizada no vácuo. (k 0 = N.m 2 /C 2 ) 03. Um objeto de pequenas dimensões, com carga elétrica Q, cria um potencial igual a 1000v, num ponto A, a uma distância de 0,10m. Determine o valor do campo elétrico no ponto A. Determine o valor do potencial e do campo elétrico num ponto B, que dista 0,20m do objeto. 04. Duas cargas elétricas puntiformes valendo -8 C e 6 C, ocupam dois vértices de um triângulo eqüilátero de 0,4m de lado no vácuo. Determine o potencial do outro vértice do triângulo.

42 05. Duas cargas elétricas puntiformes Q 1 = C e Q 2 = C, estão localizadas em pontos A e B, separadas por uma distância de 10cm, no vácuo (Dado: k 0 = N.m 2 /C 2 ). Calcule o potencial no ponto C, no meio, entre A e B, e no ponto D, a 8cm de A e 6cm de B. 06. Duas cargas puntiformes de valores Q e –3Q estão separadas por uma distancia de 104cm, conforme a figura. O ponto A e pontos infinitamente distantes das cargas têm potencial nulo. Determine, em centímetros, a distância entre a carga –3Q e o ponto A. 07. O potencial elétrico, a uma distância de 3m de uma dada carga elétrica, é de 40V. Se, em dois vértices de um triângulo eqüilátero de 3m de lado, forem colocadas duas cargas iguais a essa, qual o potencial, em volts gerado por essas cargas no terceiro vértice?


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