PRINCÍPIOS EM ELETROSTÁTICA CARGA ELÉTRICA E PROCESSO DE ELETRIZAÇÃO LEI DE COULOMB César Augusto

Por que estudar... ... permite compreender as bases principais dos fenômenos elétricos; ... leva à compreensão de diversos fenômenos naturais, como raios, e do funcionamento de aparelhos tecnológicos, como para-raios, pilhas e baterias. ... permite consolidar o modelo da estrutura da matéria e seu comportamento elétrico. ... possibilita entender a ocorrência de choques elétricos e como evitá-los.

Primeiras ideias sobre eletricidade: Charles du Fay (1698 – 1739): existência de dois “fluidos elétricos”  eletricidade vítrea (fricção do vidro) e eletricidade resinosa (fricção do âmbar); Benjamin Franklin (1706 – 1790): existência de um único fluido elétrico presente em todos os corpos  excesso de fluído faria com que o material estivesse eletrizado positivamente enquanto sua falta faria o material se eletrizar negativamente.

Noção de Carga Elétrica Modelo Atômico “Simplificado” prof. César Augusto Massa de repouso Carga Elétrica Símbolo Prótons 1,67x10-27kg positiva p+ Nêutrons 1,68x10-27kg nula n0 Elétrons 9,11x10-31kg negativa e- Carga Elétrica “capacidade de acumular eletricidade”.

Carga elétrica elementar (e) É quantidade mínima de eletricidade que um corpo pode adquirir. Ocorre quando este ganha ou perde 1 elétron. Corpo eletricamente neutro np = ne - Corpo eletrizado positivamente np > ne cedeu elétrons Corpo eletrizado negativamente np < ne recebeu elétrons No S.I.: e = 1,6⋅10-19C onde C: coulomb

1C corresponde a 6,25⋅1018 elétrons em excesso (se a carga do corpo for negativa) ou em falta (se a carga do corpo for positiva). Submúltiplos do Coulomb: 1mC = 10-3C (mili) 1μC = 10-6C (micro) 1nC = 10-9C (nano) Eletroscópios São instrumentos que servem para indicar se um corpo está ou não eletrizado. Existem vários tipos de eletroscópio.

Princípios Fundamentais (A) Princípio de Du Fay “Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem; cargas elétricas de sinais opostos se atraem”. (B) Princípio da Quantização da Carga Elétrica “A carga elétrica adquirida é uma quantidade inteira da carga elementar”. Q = n ⋅ e n: número de elétrons ganhos ou perdidos.

ΣQDEPOIS = ΣQANTES (C) Princípio da Conservação da Carga Elétrica “Em um sistema isolado, a quantidade de carga elétrica permanece constante”. Por exemplo, uma reação química, a quantidade de carga elétrica é a mesma antes e após o fenômeno. ΣQDEPOIS = ΣQANTES EXEMPLO UNIFOR/CE – Duas pequenas esferas condutoras e idênticas estão eletrizadas com cargas de 6,0μC e –10μC, respectivamente. Colocando-se as esferas em contato, o número de elétrons que passa de uma esfera para outra vale: (Dado: carga elementar e = 1,6⋅10-19C).

Condutores e Isolantes De forma geral, um material é dito condutor de eletricidade quando o mesmo facilita o movimento dos elétrons no seu interior. Por outro lado, o material se comporta como isolante elétrico (dielétrico) quando ele dificulta o movimento dos elétrons livres no seu interior. Os principais condutores elétricos são os metais (elétrons), as soluções eletrolíticas (íons) e os gases ionizados (íons e os elétrons). Por outro lado, são exemplos de isolantes: borracha, porcelana, madeira seca, plástico, etc.

Fig. 1 (a) - A madeira é um material isolante não há transferência de carga pelo contato da madeira. Fig. 1 (b) - O Metal é um material condutor. Neste caso há transferência de cargas devido metal esferas.