01. Eletrostática

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Eletrostática
Carga Elétrica
- Todo matéria tem massa e são compostas por átomos;
- Como todo átomo tem carga elétrica
Eletrosfera Núcleo
Prótons (p+)
Nêutrons (n0)
Elétrons (e-)
Carga Elétrica
- É possível determinar quantas de cargas elétricas têm nos prótons ou
quantas de cargas elétricas têm nos elétrons;
Unidade: Coulomb [C]
- A quantidade de carga elétrica do prótons = elétrons;
|qprótons| = |qelétrons|=0,00000000000000000016 C
qp = 1,6.10-19 C = +e
qe = 1,6.10-19 C = -e
Carga elementar
Carga Elétrica
- Na natureza os átomos são neutros !
Qtotal = Zero!
Carga Elétrica
Para o átomo ganhar elétrons:
Sobra íon
NEGATIVO
Portanto fica
carregado
negativamente
Para o átomo perder elétrons:
Sobra íon
POSITIVA
Portanto fica
carregado
positivamente
Quem ganha ou perde carga elétricas é o ELÉTRON e não o próton
Carga Elétrica
Lei da quantização da carga elétrica:
- A carga de um corpo eletrizado é sempre um múltiplo inteiro de uma
carga fundamental.
Não é possível ter qualquer valor para carga de um corpo
Q = n.e
Q = número de carga elétricas de um corpo
n = número de elétrons que foi adicionado ou retirado de um corpo
e = carga elementar 1,6.10-19 C
Carga Elétrica
Princípios da eletrostática: atração e repulsão
- As cargas elétricas interagem umas com as outras criando forças de
atração ou repulsão.
F1
Mesmo sinal
Sinais opostos
F2
F1
F2
F1
F2
Repelem
Se atraem
Carga Elétrica
O que acontece entre um corpo carregado e um corpo neutro?
Resposta: A força será de atração
Corpo carregado
positivamente
Corpo Neutro
Nem sempre a atração vai ocorrer apenas com
corpos com sinais opostos
Carga Elétrica
Processos de eletrização: Eletrização por atrito
Quando atritamos dois corpos feitos de materiais diferentes, um deles
transfere elétrons para o outro
Tabela de eletropositividade
Os corpos ficam com sinais contrários
Carga Elétrica
Processos de eletrização: Eletrização por contato
É o processo no qual um corpo eletrizado é colocado em contato com
outro corpo neutro
Os corpos ficam com mesmos sinais
Carga Elétrica
Processos de eletrização: Eletrização por indução
A presença do corpo eletrizado A provocará uma separação de cargas no
condutor B.
Corpo Neutro
Corta o fio
Os corpos ficam com sinais contrários
Lei de Coulomb
- A lei de coulomb refere-se às forças de interação (atração e repulsão)
entre duas cargas elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa
desprezível.
Onde:
F= Força elétrica [N]
K0 = 8,99x109 ou 9x109 - Constante da eletrostática no vácuo [N.m²/C²]
Q1 e Q2 = carga elétrica puntiforme [C]
r = distância entre as cargas [m]
Lei de Coulomb
Exemplo:
Uma carga puntiforme de 3μC dista 0,10m de uma segunda carga
puntiforme de -1,5 μC. Calcule o módulo da força elétrica que atua sobre
cada carga. A força é de atração ou repulsão?
F = 8,99.109 . 3.10-6 x (1,5.10-6) = 4,04 N
0,10 2
Portanto a força eletrostática é de 4N e a força é de atração.
Eletrostática: Campo Elétrico
Introdução campo elétrico
A força gravitacional e a força eletrostática são forças que atuam a distância;
Até agora costumávamos dizer que quando tinha duas cargas a interação delas
causava uma força sobre outra carga.
Lei de Coulomb
Campo elétrico
Campo Elétrico é o campo estabelecido em todos os pontos do espaço sob
a influência de uma carga geradora de intensidade Q;
Qualquer carga de prova de intensidade q fica sujeita a uma força de
interação (atração ou repulsão) exercida por Q.
Carga fonte do campo
elétrico
Campo
elétrico
Carga de prova
Campo elétrico
A fórmula para o campo elétrico é dado por:

E 

F
Q0
N 
C 
 
O campo elétrico é uma grandeza vetorial, onde possui módulo, direção e
sentido. Sendo que:
Direção:
- É a mesma do vetor da força de interação entre a carga geradora Q e a
carga de prova q
Sentido:
- Depende do sinal da carga elétrica, se a carga for:
Negativa (Q0 <0) - o campo elétrico e a força terão sentidos contrários
Positiva (Q0 >0) - o campo elétrico e a força terão o mesmo sentido.
Linhas de força de um campo elétrico
As linhas de força são empregadas para representar o campo elétrico
indicando a sua direção em qualquer ponto no espaço;
Se Q > 0:
as linhas saem da
carga
Se Q < 0:
as linhas entram na
carga
As linhas de força sempre se originam em carga positivas e terminam em
cargas negativas;
O número de linhas é proporcional à grandeza das cargas, portanto quanto
maior o valor da carga, mais linhas de força devem ser utilizadas para
representar o campo;
As linhas do campo não se interceptam, já que a direção do vetor do
campo elétrico em qualquer ponto é único.
Linhas de força de um campo elétrico
Sinais opostos
Mesmos sinais
Eletrostática: Potencial Elétrico
Introdução
Energia Potencial na Mecânica ...
De A para C : movimento
espontâneo
De A para D: movimento
não espontâneo
De A para B: movimento
não espontâneo
Portanto os objetos movem-se naturalmente de um ponto de maior
potencial para um ponto de menor potencial
Movimento espontâneo
A
VA = 800 V
Felé
q
B
VB = 500 V
E
Movimento espontâneo
A
VA = 800 V
Felé
B
VB = 500 V
E
Movimento espontâneo
A
Felé
VA = - 800 V
q
B
VB = - 500 V
E
Movimento espontâneo
A
VA = - 800 V
q
Felé
B
VB = - 500 V
E
Uma carga de prova positiva tende a se movimentar espontaneamente de
pontos de maior potencial para pontos de menor potencial
Uma carga de prova negativa tende a se movimentar espontaneamente de
pontos de menor potencial para pontos de maior potencial.
Potencial Elétrico
É a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja,
atrair ou repelir outras cargas elétricas.
+
O potencial elétrico é medido em VOLT (V)
q0

F
Potencial Elétrico de uma Carga
Em cada superfície temos
um potencial diferente.
As superfícies tracejadas
mais próximas possuem
maior potencial elétrico
Linhas de Força do
Campo Elétrico.
+
+
VC
+
+
VA
+
VB
+
+
d
+
Para o Campo elétrico uniforme, podemos
calcular a
d.d.p. da seguinte forma
V AB  V A  V B 
 AB
q
1V ( volt ) 
1J
1C
No campo elétrico uniforme a diferença de potencial é dada por:
B
A
+
+
+
+
+
+
E
q
F
+
d
-
V AB  E .d
Onde:
VAB = diferença de potencial entre os pontos A
e B (V)
E = campo elétrico (V/m) ou (N/C)
d = distância entre as placas (m)
FIM

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