Aula 01 - Processos de Eletrização

1. Física
Eletrostática – Cargas Elétricas
Ilan Rodrigues

2. Eletrostática
Gerador de Van de Graaff
Gaiola de Faraday
Descargas Elétricas

3. Um pouco de História:
Tales de Mileto (século VI a.C)
élektron Atração
Atritado
elétron
âmbar tecido
ELETRICIDADE
Palhas de coqueiro

4. Um pouco de História:
Livro: De Magnete
Eletricidade
X
Magnetismo
Benjamin Franklin
Willian Gilbert (século XVI) (século XVIII)
Outros materiais Carga Elétrica
eram atraídos
(Fluido Elétrico)

5. 1. Introdução a Eletrostática
CORPO MATÉRIA ÁTOMOS
- PRÓTONS  CARGA ELEMENTAR ( e )
Partícula de e = 1,6 . 10 -19 C
carga Positiva.
Próton ( + e )
ÁTOMO - NÊUTRONS e = + 1,6 . 10 -19 C
Partícula desprovida
de carga elétrica. Elétron ( - e )
e = - 1,6 . 10 -19 C
- ELÉTRONS
Partícula de
carga Negativa. • Coulomb (C) é a Unidade
de Carga Elétrica (SI).

6. 1.1 Carga e Massa Das Partículas
Próton Nêutron
Elétron Pósitron
+ 0
Q=-e Q=+e
M Elétron = m M Pósitron = m
Q=+e Q=0
M Próton = M M Nêutron = M
MPróton(+) = 1890 . m Elétron(-)

7. Aprofundando: Os Quarks
Up
q N(0) = q UP + q DW + q DW
Down
Down
q N(0) = 2e- 1 e- 1 e
3 3 3
Nêutron
q N(0) = 0 e
q UP= 2 e
3
q DW= 1 e
3

8. Aprofundando: Os Quarks
Up q P(+) = q UP + q UP + q DW
Down
Up
q P(+) = 2 e + 2 e - 1 e
3 3 3
Próton q P(+) = 4 e- 1 e
3 3
q UP = 2 e 3 e = 1e
3 q P(+) =
3
q DW = 1 e
3

9. 2. Corpo Eletricamente Neutro e Corpo
Eletrizado.
- POSITIVO + +
_ + _ 5 p(+)
NPRÓTONS > NELÉTRONS 3 e(-)
+ _+
CORPO _
ELETRICAMENTE: - NEUTRO _+ _ _+ 5 p(+)
NPRÓTONS = NELÉTRONS + 5 e(-)
+ _+
__ _
+
- NEGATIVO _ + _
_ _ 5 p(+)
NPRÓTONS < NELÉTRONS + 7 e(-)
+ _+

10. 01. (PUC-MG) Um objeto tem uma carga elétrica positiva
quando:
a) ele contém excesso de elétrons.
b) ele tem falta de elétrons.
c) seus átomos têm núcleos carregados positivamente.
d) os elétrons de seus átomos são positivos.
_ +
_
_+ + _ _ NPRÓTONS = NELÉTRONS
>
+
+ Carregado Positivamente
Neutro

11. 3. Quantização de Carga Elétrica
Quantidade de carga
Q _ elétrica (C)
_ + _ + Q= N .e Carga elementar
_ _ e = 1,6 . 10 -19 C
_ _
+
_ _ + _+ N = Número Inteiro (1, 2, 3 ...)
Número de Prótons ou Elétrons em Excesso.
+ _+ N = / Np – Ne /
Ex:
Np = 7 N = / 7 – 11 / Q = N . (- e)
NE = 11 N = / – 4/ Q = 4 . ( - 1,6 . 10 -19)
N = 4 elétrons Q = - 6,4 . 10 -19 C

12. 02. Sabe-se que a carga do elétron vale -1,6 . 10-19C Considere-
se um bastão de vidro que foi atritado e perdeu elétrons,
ficando positivamente carregado com a carga de 5,0· 10-6 C
Conclui-se que o número de elétrons retirados do bastão foi de
aproximadamente:
a) 1,6 . 1016
Q= N .e
b) 3,1 .1011
- 5,0· 10-6 = N . ( - 1,6 . 10 -19)
c) 2,5· 1010
N = 5,0· 10-6
d) 3,1 . 1013 1,6 . 10 -19
e) 1,6.1015
N = 3,1 . 1013 elétrons

14. 4. Princípios da Eletrostática
4.1. PRINCÍPIO DA ATRAÇÃO E REPULSÃO
+ +
Repulsão
- -
+ - Atração

15. 4. Princípios da Eletrostática
4.2. PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DAS CARGAS ELÉTRICAS
A B A B
+5Q +7Q +0Q +5Q
5(-)
2(-)
- 10 Q -3Q
C C
ANTES DEPOIS
Sistema Eletricamente= Σ QDEPOIS
Σ QANTES Isolado
+ 2Q + 2Q

17. 1. Eletrização Por Atrito
_
vidro + lã _ +
A B
_ Neutro + _ Neutro
Antes
+
A B
Durante
+ +Q _ -Q
+ _
Depois A B_
+ _
+
Sinais Opostos

18. Série Triboelétrica
+
Vidro +
Cabelo Humano
Lã _
Pele de Gato
Seda + _
Algodão
Isopor
Plástico _
-

20. 2. Eletrização Por Contato
A +Q B _ 0
+ + +
0
+ + _ +
Eletrizado Neutro
A B
+ _
+ +
+ + _ +
A B
+ + Q/2 + Q/2
+
+ + Eletrizado
Eletrizado
Sinais Iguais

22. Contato Simultâneo
QA QB QB
QA
QC
QC
Antes Depois
Somatório das Cargas
Q Final = ΣQ Elétricas em Contato.
N
Número de Cargas
Elétricas em Contato.

24. 03. Uma esfera condutora eletrizada com carga Q = 6,00µC é
colocada em contato com outra, idêntica, eletrizada com carga
q = -2,00 µ C Admitindo-se que haja troca de cargas apenas
entre essas duas esferas, o número de elétrons que passa de uma
esfera para a outra até atingir o equilíbrio eletrostático é:
(Dado: carga elementar = 1,60 . 10-19C)
a) 5,00 . 1019
b) 2,50 . 1016
c) 5,00 . 1014
d) 2,50 . 1013
e) 1,25 . 1013

25. 3. Eletrização Por Indução
A +Q B _ 0
+ +
+ + _+ 0 +
_
Eletrizado + + + Neutro
A B _
+ +
+ + + _ +_
+ 0
_ +
+ +

26. A B _
+ + +
+ + _ +
_
+ + +
Terra _ _ + _ + _ _+ _ _
+
+
_ + _ + _ + _ +
_ + _ + + _ +
Eletricamente Neutra

27. A B _ _
+ + _ +_
+ + _ _ +
_ _ +_
+ +
Terra _ _ + _ + _ _+ _ _
+
+
_ + _ + _ + _ +
_ + _ + + _ +

28. A B _ _
+ +
_ _ _
+ +
_
+ +
Eletrizado Eletrizado
Positivamente Negativamente
Terra _ _ + _ + _ _+ _ _
+
+
_ + _ + _ + _ +
_ + _ + + _ +

29. RESUMINDO: ATRITO CONTATO INDUÇÃO
A B A B A B
ANTES
0 0 +Q 0 +Q 0
Neutros Carregado Neutro Carregado Neutro
A B A B A B
DEPOIS +Q -Q +Q/2 +Q/2 +Q -Q
Sinais Opostos Mesmo Sinal Sinais Opostos

30. 4. Detectores Eletrostáticos
4.1 Eletroscópio de Folhas
_
+
+ _
Neutro
As Lâminas não se
_
+
moverão. _ +
Neutro

31. 4. Detectores Eletrostáticos
4.1 Eletroscópio de Folhas
+ + _
+ + +
+ + + _
+ + + +
Positivo
As Lâminas se
_
+
Repelem. _ +
Neutro

32. 4. Detectores Eletrostáticos
4.2 Pêndulo Eletrostático
+ + _
+ + +
+ + + _
+ + + + FATRAÇÃO
_ + F REPULSÃO
Positivo
Neutro

33. 4. Detectores Eletrostáticos
4.2 Pêndulo Eletrostático
+ + _
+ + _ +
+ + +
+ + F _ + F
+ + Neutro
ATRAÇÃO REPULSÃO
Positivo
Neutro