Eletrostática

Carga Elétrica

Prótons (p+)Nêutrons (n0)

Elétrons (e-)

- Todo matéria tem massa e são compostas por átomos;

- Como todo átomo tem carga elétrica

Eletrosfera Núcleo

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 = +eqe = 1,6.10-19 C = -e

Carga elementar

- Na natureza os átomos são neutros !

Carga Elétrica

Qtotal = Zero!

Para o átomo ganhar elétrons:

Carga Elétrica

Sobra íon NEGATIVO

Para o átomo perder elétrons:

Sobra íon POSITIVA

Portanto fica carregado

negativamente

Portanto fica carregado

positivamente

Quem ganha ou perde carga elétricas é o ELÉTRON e não o próton

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 corpon = número de elétrons que foi adicionado ou retirado de um corpoe = carga elementar 1,6.10-19 C

Carga Elétrica

Princípios da eletrostática: atração e repulsão

Carga Elétrica

- As cargas elétricas interagem umas com as outras criando forças de atração ou repulsão.

Mesmo sinal Repelem

Sinais opostos Se atraem

F1

F1 F2

F2

F2F1

Resposta: A força será de atração

Corpo carregado positivamente Corpo Neutro

Carga Elétrica

O que acontece entre um corpo carregado e um corpo neutro?

Nem sempre a atração vai ocorrer apenas com corpos com sinais opostos

Processos de eletrização: Eletrização por atrito

Quando atritamos dois corpos feitos de materiais diferentes, um deles transfere elétrons para o outro

Tabela de eletropositividade

Carga Elétrica

Os corpos ficam com sinais contrários

Processos de eletrização: Eletrização por contato

É o processo no qual um corpo eletrizado é colocado em contato com outro corpo neutro

Carga Elétrica

Os corpos ficam com mesmos sinais

Processos de eletrização: Eletrização por indução

A presença do corpo eletrizado A provocará uma separação de cargas no condutor B.

Carga Elétrica

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 N0,10 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 de prova

Campo elétrico

Carga fonte do campo elétrico

Campo elétrico

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 contráriosPositiva (Q0 >0) - o campo elétrico e a força terão o mesmo sentido.

A fórmula para o campo elétrico é dado por:

0Q

FE

C

N

As linhas de força são empregadas para representar o campo elétrico indicando a sua direção em qualquer ponto no espaço;

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

Se Q < 0: as linhas entram na

carga

Se Q > 0: as linhas saem da

carga

Linhas de força de um campo elétrico

Sinais opostosMesmos 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

E

A B

VA = 800 V VB = 500 V

Feléq

Movimento espontâneo

E

A B

VA = 800 V VB = 500 V

Movimento espontâneo

Felé

E

A BFeléq

VA = - 800 V VB = - 500 V

Movimento espontâneo

E

A Bq

VA = - 800 V VB = - 500 V

Movimento espontâneo

Feléq

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.

+F

0q

O potencial elétrico é medido em VOLT (V)

Em cada superfície temosum potencial diferente.As superfícies tracejadasmais próximas possuemmaior potencial elétrico

Linhas de Força doCampo Elétrico.

Potencial Elétrico de uma Carga

VC

VA VB

++++++++

----------Para o Campo elétrico uniforme, podemos calcular a

d.d.p. da seguinte forma

d

qVVV ABBAAB

C

JvoltV

1

1)(1

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

++++++

------

E

q+ F

A B

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)

dEVAB .

FIM