Prof. Diones Charles Física II ELETROSTÁTICA Prof. Diones Charles Física II

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

ELETROSTÁTICA

- O termo eletricidade origina-se de elektron, nome grego do âmbar. 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.

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.

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).

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

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.

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

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

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

- Princípio da conservação de cargas elétricas 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.

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

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

Q Q 1 2 F F + + d Q Q - 1 2 - F F d Q Q 2 1 - F F + d

K Q Q F = d . . 2 Onde: F= força elétrica (Newton - N) 1 2 d 2 Onde: F= força elétrica (Newton - N) Q= cargas 1 e 2 (Coulomb - C) d = distância (metro - m) K= constante eletrostática = 9,0x109 Nm²/C²

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

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

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

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

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

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.

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.

Processos de eletrização de um corpo

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.

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.

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.

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.

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.