Eletricidade 1. Eletrostática

Tem o mesmo número de prótons e elétrons + - Carga Elétrica O átomo tem em seu núcleo prótons (carga positiva) e neutrons (carga nula). Ao redor do núcleo, na eletrosfera, estão os elétrons (carga negativa). Um objeto eletricamente neutro Tem o mesmo número de prótons e elétrons Um objeto com carga positiva Perdeu elétrons Um objeto com carga negativa Ganhou elétrons

Unidade de medida de carga elétrica no SI: coulomb (C) 1 coulomb (1 C) corresponde a 6,25 x 1018 elétrons em excesso (se a carga do corpo for negativa) ou em falta (se a carga do corpo for positiva). Carga puntual Uma carga puntual é aquela que está distribuída em um corpo cujas dimensões são desprezíveis em comparação com as demais dimensões envolvidas no problema. De maneira geral, podemos dizer que uma carga pontual é um ponto no espaço com carga elétrica.

carga elementar: 1,6.10-19 C = e carga do elétron:  e carga do próton: + e 1 microcoulomb 1µC = 10-6 C 1 nanocoulomb 1nC = 10-9 C 1 picocoulomb 1 pC = 10-12 C

ou Objetos neutros não se atraem e nem se repelem. + + - - Objetos com cargas de sinais iguais de repelem. ou + - Objetos com cargas de sinais diferentes se atraem.

Condutores elétricos Em alguns tipos de átomos, especialmente os metais - ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros -, a última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Esses elétrons recebem o nome de elétrons livres. Os elétrons livres têm facilidade de se deslocar no interior do metal. Esse deslocamento ocorre de átomo para átomo, sem uma direção preferencial.

Alguns materiais, como os metais, possuem elétrons livres em seu interior, permitindo a mobilidade de carga elétrica com uma certa facilidade. Este tipo de material denominamos condutores de eletricidade.

Condutores e isolantes Isolantes elétricos ou dielétricos Ao contrários dos condutores, existem certos materiais nos quais os elétrons estão firmemente ligados aos respectivos átomos, isto é, são materiais que não possuem elétrons livres. Os elétrons deste tipo de material não podem se mover livremente em seu interior. Chamamos este tipo de material de isolante elétrico ou dielétrico. Exemplos: vidro, seda, plástico, parafina, borracha, madeira seca e porcelana. Condutores e isolantes http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/condutores-e-isolantes/condutores-e-isolantes-1.php

Corpos ligados à Terra Um corpo eletrizado, ao ser ligado à Terra por meio de um condutor, perde a sua carga, tornando-se neutro. De maneira gerar, em climas úmidos (como o de nosso país), um corpo metálico eletrizado, mesmo apoiado por isolantes, acaba se descarregando depois de um certo tempo. Embora o ar atmosférico seja isolante, a presença de umidade faz com que ele se torne condutor. Assim, o corpo eletrizado perde sua carga para a Terra através do ar.

Eletrização por atrito Eletrização por atrito: A eletrização por atrito é obtida quando se atritam dois objetos de materiais diferentes. Um deles fica com carga positiva e o outro com carga negativa. bastão de vidro pano de seda + - - - - + Ao atritar o pano de seda com o bastão de vidro, o bastão fica com carga positiva, enquanto a seda, negativa. - + - - + +

Indução A separação de cargas que ocorre neste processo é chamada de indução eletrostática.

Esta maneira de eletrizar é denominada eletrização por indução.

+ + - + + - + - + + - + + - + + + + - - - - - - - - - - Eletrização por indução: Ao aproximar um corpo carregado de um condutor neutro, este último será induzido a uma eletrização. + Aproxima-se um bastão eletricamente carregado do objeto neutro. + - + + - + Os elétrons são atraídos pela carga positiva - + + - + + - + + Corpo neutro e isolado + Ao ligar um fio terra no corpo que estava inicialmente neutro, ele passa a atrair elétrons. Ao afastar o bastão eletricamente carregado, o corpo inicialmente neutro passou a ficar carregado negativamente. + - - - - - - - - - -

Exemplo de uma molécula polar: Polarização de um isolante Água: Exemplo de uma molécula polar:

Corpo constituído por moléculas polares Dielétrico polarizado Corpo constituído por moléculas polares Polarização: É o efeito que ocorre quando as extremidades opostas de um dielétrico ficam eletrizadas por cargas de sinais contrários.

Um corpo carregado negativamente encosta em um corpo neutro. Eletrização por contato Ao encostar dois condutores eletrizados ou um eletrizado e o outro neutro, o condutor com maior quantidade de elétrons sede para o que tem menor quantidade até que se estabeleça um equilíbrio elétrico. - - Um corpo carregado negativamente encosta em um corpo neutro. O corpo com maior número de elétrons sede para o que tem menos até o equilíbrio. Matematicamente, se os corpos forem idênticos, a carga deles será obtida por uma média aritmética: Os dois corpos passam a ficar carregados com cargas de mesmo sinal. Portanto eles tendem a se repelir. -

Eletroscópio Um eletroscópio é um dispositivo que permite verificar se um corpo está eletrizado. Pode ser montado com uma bolinha de isopor, por ser um material leve e de fácil eletrização por indução, suspensa por um fio. Ao se aproximar um corpo carregado, com carga positiva ou negativa, a bolinha será atraída. + -

Eletroscópio de folhas

Lei de Coulomb “A força elétrica entre duas cargas puntuais é diretamente proporcional ao módulo dessas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.” + - F

Q1 Q2 Assim: r Onde: F = Força elétrica de atração ou repulsão (N) k0 = Constante eletrostática do vácuo (8,99 x 109 Nm2/C2) Q1 e Q2 = Cargas elétricas (C) r = distância entre as cargas (m)

Influência do meio Quando as cargas estão inseridas em um meio que não seja o vácuo, a força elétrica entre elas sofrerá uma redução quando comparara à situação em que elas estão no vácuo. Essa redução depende das propriedades elétricas desse meio. A força elétrica entre as cargas sofre uma redução por um fator K. O fator K é denominado de constante dielétrica do meio.

Meio – Constante dielétrica K Vácuo – 1,0000 Ar – 1,0005 Benzeno – 2,3 Âmbar – 2,7 Vidro – 4,5 Óleo – 4,6 Mica – 5,4 Glicerina – 43 Água – 81

Slides do material Ensino Médio Digital das editoras Ática e Scipione. Bibliografia Máximo, A.; Alvarenga, B. Curso de Física. Vol. 3. Ed. Scipione. São Paulo. 2011. 1ª Ed. Slides do material Ensino Médio Digital das editoras Ática e Scipione. http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/condutores-e-isolantes/condutores-e-isolantes-1.php