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ELETROSTÁTICA O modelo atômico simplificado consta de o núcleo atômico contendo prótons, nêutrons e uma eletrosfera. 1 - O núcleo possui dimensões desprezíveis.

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1 ELETROSTÁTICA O modelo atômico simplificado consta de o núcleo atômico contendo prótons, nêutrons e uma eletrosfera. 1 - O núcleo possui dimensões desprezíveis quando comparadas com o tamanho da órbita descrita pelo(s) elétron(s). 2 - Uma força mantém os elétrons em sua órbita.

2 Carga Elétrica Carga elétrica: representa a quantidade de eletricidade. Q = n.e Onde n é a quantidade de elétrons e "e" é a carga elétrica elementar; a unidade de carga elétrica no Sistema Internacional de Medidas é o Coulomb: C.

3 O valor de e, conforme a tabela que segue, é Elétrons m e = 9,10 x g -e = -1,6 x 10 _19 C Prótons m p = 1836 m e e = 1,6 x 10 _19 C Nêutrons m n = 1836 m e 0 :

4 Utilizaremos submúltiplos da carga elementar:

5 ATRAÇÃO E REPULSÃO DE CARGAS - Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem: Experimentalmente, temos que: próton atrai elétron elétron repele elétron próton repele próton prótons e elétrons não atraem nem repelem nêutrons

6 Eletrização de um corpo Num sistema eletricamente isolado a soma algébrica de cargas é constante:

7 Eletrização de um corpo Dizemos que um corpo encontra-se eletrizado quando há um saldo positivo ou negativo de elétrons. Existem materiais que são mais propensos do que outros ao processo de eletrização. Quando são facilmente eletrizáveis, dizemos que são materiais condutores elétricos; ao contrário, quando apresentam dificuldades de serem eletrizados, denominamos isolantes elétricos. 1 - Um corpo está eletricamente neutro quando possui quantidade de elétrons igual à quantidade de prótons; 2 - A quantidade de carga adquirida por um corpo será sempre um múltiplo inteiro da carga elementar "e"; 3 - Um corpo está carregado positiva ou negativamente em função da falta ou excesso de elétrons. Dito isto, torna-se errado afirmar, por exemplo, que um corpo carregado positivamente tenha ganhado prótons. Na verdade, perdeu elétrons, gerando um saldo positivo de prótons.

8 Tipos de eletrização 1. Por atrito: Consiste em atritar dois corpos diferentes permitindo a passagem de elétrons de um para outro. Os dois corpos ficam carregados com cargas de mesmo módulo e sinais contrários. Experimentalmente, elaborou-se uma escala denominada triboelétrica com a finalidade de definir, num processo de eletrização, qual corpo fica carregado positivamente e qual fica carregado negativamente.

9 Vidro Mica Lã Pele de gato Seda Algodão Plástico Cobre Uma substância da lista se carrega positivamente quando atritada com outra substância da mesma lista e que lhe seja posterior. Assim, se atritarmos vidro e algodão, o vidro se eletrizará positivamente e o algodão negativamente. Comprova-se que quanto mais afastados estiverem os materiais na lista triboelétrica, mais eficiente será o processo de eletrização. Série Triboelética

10 2. Por contato: trata-se de colocar dois corpos em contato. Os dois corpos ficam carregados proporcionalmente às suas dimensões e com sinais iguais, ocorrendo uma redistribuição de elétrons pelas superfícies dos corpos em contato.

11 Vamos imaginar, para a figura acima, a seguinte situação: duas esferas idênticas (em constituição e medida), inicialmente separadas, possuem cargas 10e e 6e. São aproximadas e, durante o contato, ocorre um primeiro rearranjo das cargas elétricas que agora se distribuem como se as duas fossem um único corpo. Observamos que a carga total passa a ser 16e. Decorrido um certo tempo, as duas esferas são separadas de tal modo que cada uma delas passa a possuir uma nova quantidade de carga. Pelo fato de serem idênticas cada uma das esferas herdou metade das cargas em questão, ou seja, 8e.

12 3. Por indução: consiste na separação de cargas num condutor (induzido) sem que ele entre em contato com outro corpo (indutor). Admita duas esferas duas A e B, onde B é obrigatoriamente constituída de um material condutor. Suponhamos que a esfera B esteja eletricamente neutra : Inicialmente distante, a esfera carregada não exerce qualquer efeito sobre a esfera neutra

13 Quando aproximamos as esferas observamos uma interação à distância, onde elétrons se libertam de seus átomos, atraídos pelas cargas positivas da esfera A, e se concentram no lado esquerdo da esfera B. Do outro lado desta mesma esfera observamos uma concentração de cátions.

14 Quando afastamos as esferas, tudo volta como antes, ou seja, tínhamos uma situação momentânea. Se quisermos que a esfera B fique carregada negativamente, basta que nela liguemos um fio terra. Deste modo os elétrons da Terra subirão... Negativa Terra

15 Lei de Coulomb Esta lei diz respeito à intensidade das forças de atração ou de repulsão que agem em duas cargas elétricas puntiformes (cargas de dimensões desprezíveis), quando colocadas em presença uma da outra. Considere duas cargas elétricas puntiformes, Q1 e Q2, separadas pela distância d. Se os sinais dessas cargas forem iguais, elas se repelem; se forem diferentes, se atraem.

16 Isso se deve à natureza elétrica da interação entre elas. São forças de ação e reação e, portanto, têm a mesma intensidade, a mesma direção e sentidos opostos. De acordo com o principio da ação e reação, essas forças agem em corpos diferentes e, portanto, não se anulam. Charles de Coulomb verificou experimentalmente que: As forças de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes são diretamente proporcionais ao produto das cargas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa.

17 Q 1 e Q 2 são cargas elétricas, em módulo, e K é a constante eletrostática que, no SI, para as cargas situadas no vácuo, é indicada por K o e vale:

18 CAMPO ELÉTRICO Considere uma carga Q (figuras 1 e 2 abaixo) parada em uma determinada posição. Pelo que estudamos na Lei de Coulomb, se uma outra carga q for colocada em um ponto P1, a uma certa distância de Q,surgirá uma força elétrica atuando sobre q (veja as figuras)

19 Evidentemente, se colocássemos a carga q nos pontos P2, P3, P4, enfim, em quaisquer outros pontos ao redor de Q, teríamos em cada um desses pontos uma força elétrica atuando sobre q, exercida por Q. Quando isto acontece, dizemos que ao redor de Q existe um Campo Elétrico criado por esta carga. A carga q, positiva por convenção, que colocamos ao redor de Q para determinarmos a existência do Campo Elétrico, é denominada de Carga de Prova. A definição de campo elétrico torna-se mais compreensível fazendo-se uma analogia com o campo gravitacional terrestre.

20 Sendo F a força elétrica atuando sobre a carga de prova q, colocada em um ponto do espaço, o vetor Campo Elétrico E tem intensidade,análogo ao Campo Gravitacional g = P/m:

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23 Direção É a mesma direção da Força Elétrica. Sentido se q > 0, o sentido é o mesmo da força; se q < 0, o sentido é o contrário da força. Observe cuidadosamente as ilustrações abaixo:

24 MÓDULO DO VETOR CAMPO ELÉTRICO GERADO POR UMA CARGA PUNTIFORME Consideremos uma carga puntiforme Q, sabemos que ela gera ao seu redor um campo Elétrico E. Colocamos uma carga de prova q a uma distância d da carga geradora Q. Observe a ilustração abaixo. Portanto :

25 Esta última expressão obtida nos possibilita determinar o valor da intensidade do campo elétrico gerado por uma carga puntiforme Q, a uma determinada distância d de Q. Podemos perceber que o campo elétrico em um ponto não depende da carga de prova q e sim da carga que gera o campo (só depende de Q e não de q). Analisando a expressão acima, percebemos que quanto maior for a carga geradora, maior será a intensidade do campo elétrico. Percebemos também que quanto maior for a distância da carga geradora, menor será intensidade do campo elétrico

26 . Quanto ao sentido do Campo Elétrico, analisarmos as situações seguintes : 2º caso (Q < 0) O Sentido do vetor Campo Elétrico E é de divergente de Q se Q > 0 Convergente de Q se Q < 0

27 CAMPO ELÉTRICO DE VÁRIAS CARGAS PUNTIFORMES O campo elétrico resultante será dado pela soma vetorial dos vetores campos elétricos produzidos por cada uma das cargas isoladamente LINHAS DE FORÇA Uma maneira gráfica de representar um campo elétrico é por meio das linhas de força. Linhas de força (ou linhas de campo) são linhas imaginárias construídas de tal forma que o vetor campo elétrico seja tangente a elas em cada ponto. As linhas de força são sempre orientadas no mesmo sentido do campo.

28 No caso de um campo elétrico gerado por uma carga puntiforme isolada, as linhas de força serão semi-retas. Caso a carga geradora seja puntiforme e positiva, teremos: Se a carga geradora for negativa: Aqui você tem o aspecto do campo elétrico resultante, gerado por duas cargas puntiformes iguais e positivas.

29 Observãções: Nas regiões mais próximas da carga geradora do campo elétrico, ocorre maior concentração de linhas de força, indicando que ali o campo elétrico é mais intenso. Da mesma forma, onde as linhas estão mais espaçadas a intensidade do campo elétrico é menor. As linhas de campo não se cruzam

30 CAMPO ELÉTRICO UNIFORME Um campo elétrico é chamado uniforme quando o vetor campo elétrico for o mesmo em todos os pontos, isto é, o E têm a mesma intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido em qualquer ponto da região que existe o campo elétrico. Este tipo de campo pode ser obtido através da eletrização de duas placas condutoras com cargas iguais em modulo, mas de sinais opostos, como na figura ao lado. Observe na figura acima que em um Campo Elétrico Uniforme as linhas de força são paralelas (direção de E não muda) e igualmente espaçadas (a intensidade de E não muda).

31 MOVIMENTO DAS CARGAS ELÉTRICAS NA REGIÃO DE UM CAMPO ELÉTRICO - A carga negativa se desloca sempre no sentido contrário ao do campo elétrico. - A carga positiva se desloca sempre no sentido do campo elétrico.


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