Eletrostática

Carga Elétrica

- Todo matéria tem massa e são compostas por átomos; - Como todo átomo tem carga elétrica

Eletrosfera Núcleo Prótons (p + ) Nêutrons (n 0 ) 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;

|q

prótons

| = |q

elétrons

|=0,00000000000000000016 C q

p

q

e

= 1,6.10

-19

= 1,6.10

-19

C = +e C = -e

Carga elementar

Carga Elétrica

- Na natureza os átomos são neutros !

Q

total

= 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.

Mesmo sinal

F 1 F 1 F 2 F 2

Repelem Sinais opostos

F 1 F 2

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] K 0 = 8,99x10 9 ou 9x10 9 - Constante da eletrostática no vácuo [N.m²/C²] Q 1 e Q 2 = 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 = 8,99.10

9 . 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 Q

0  

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 (Q 0 Positiva (Q 0 <0) - o campo elétrico e a força terão sentidos contrários >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 V A = 800 V F elé q B V B = 500 V E

A V A = 800 V Movimento espontâneo F elé B V B = 500 V E

Movimento espontâneo A F elé q V A = - 800 V B V B = - 500 V E

A Movimento espontâneo F elé V A = - 800 V B V B = - 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.

q

0 

F

+

O potencial elétrico é medido em

VOLT (V)

Potencial Elétrico de uma Carga

Em cada superfície temos um potencial diferente.

As superfícies tracejadas mais próximas possuem maior potencial elétrico Linhas de Campo Força do Elétrico.

+ + + + + + + +

V

B

V

C

d Para o Campo d.d.p. da seguinte forma

V AB



V A



V B

 

AB q

V A -

1

V

(

volt

)  1

J

1

C

No campo elétrico uniforme a diferença de potencial é dada por:

+ + + + + +

A

E q

+

F d

B

-

V AB



E

.

d

Onde:

V AB

= 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