Aula - eletrostática 3° EM
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Primeiros conceitos
Prof. Vitor Dias
FÍSICA
ELETROSTÁTICA
INTRODUÇÃO
• O termo eletricidade origina-se do termo
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 (1968-1739), 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).
Carga elétrica
• É uma propriedade ligada à natureza de um
corpo responsável pela interação elétrica
entre os corpos, ou seja, de atração e
repulsão.
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
FF + +
FF --Duas partículas com cargas elétricas do mesmo sinal se
repelem mutuamente
• Duas partículas com cargas elétricas de
sinais contrários se atraem mutuamente.
FF+ -
“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.”
- Princípio da conservação de cargas elétricas
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.
d
FF + +
d
FF+ -
d
FF --Q1
Q1
Q1 Q2
Q2
Q2
F =K.Q Q1.
d2
2
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 ounegativa) um corpo ficará após ter passado porum processo de eletrização por atrito.
• É uma lista onde encontramos alguns materiaisem ordem que obedece à propriedade de doarou receber elétrons.
• Quando a eletrização ocorre por atrito, oscorpos envolvidos estão inicialmente neutros,porém, no final do processo, adquirem cargascom 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 contatocom um corpo eletrizado, por meio de um fiocondutor, o corpo neutro se eletriza.
• No inicio pelo menos um deles deve estarcarregado.
• No final , os corpos envolvidos possuem a mesmacarga 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.
Os raios
Os raios
• Uma nuvem pode ser eletrizar a partir das
colisões entre as partículas que a constitui.
• Experiências realizadas com balões
mostram que as nuvens de tempestades
(responsáveis pelos raios) apresentam,
geralmente, cargas elétricas positivas na
parte superior e negativas na inferior.
• Ao passar nas proximidades da superfície
terrestre, a nuvem induz cargas de sinal
contrário.
Os raios
• Ao passar nas proximidades da superfície
terrestre, a nuvem induz cargas de sinal
contrário.
O raio – ou descarga
elétrica – é constituído
de elétrons que, neste
caso, são transferidos
da nuvem para a
superfície terrestre.
Os raios
Descarga elétrica da nuvem para o solo