Este documento discute os conceitos fundamentais da eletrostática, incluindo: 1) A história da eletricidade desde a Antiguidade até o século 18, quando foram estabelecidas as leis da atração e repulsão elétrica. 2) Os princípios básicos da eletrostática, como a lei de Coulomb e os processos de eletrização como atrito, contato e indução. 3) A definição de carga elétrica e os tipos de materiais condutores e isolantes.

1. ELETROSTÁTICA Profª Ana Paula C. Sousa

2. 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.

3. 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 (p.196). Otto fez várias experiências com objetos, e descobriu que alguns materiais eletrizados pela máquina podiam repelir outros objetos.

4. 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).

5. Carga elétrica É uma propriedade ligada à natureza de um corpo responsável pela interação elétrica entre os corpos, ou seja, de atração e repulsão. Existem partículas menores que os prótons e nêutrons.

6. 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: e= - 1,6.10 - 19 C carga do próton: e= + 1,6.10 - 19 C

7. Princípios da Eletrostática Princípio da Atração e Repulsão F F + + F F - - Duas partículas com cargas elétricas do mesmo sinal se repelem mutuamente

8. Duas partículas com cargas elétricas de sinais contrários se atraem mutuamente. F F + -

9. 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.

10. d F F + + d F F + - d F F - - Q 1 Q 1 Q 1 Q 2 Q 2 Q 2

11. F = K . Q Q 1 . d 2 2 Onde: F= força elétrica (N) Q= cargas 1 e 2 (C) d = distância (m) K= constante eletrostática = 9.10 9 N.m²/C²

12. 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

13. Eletrização de um corpo Q uando há um desequilíbrio entre o número de elétrons e o número de prótons, o corpo está eletrizado.

14. - Para que um corpo esteja carregado positivamente, é necessário que seus prótons estejam em maior número que os seus elétrons.

15. - Para que um corpo esteja carregado negativamente é necessário que os seus elétrons estejam em maior número que seus prótons.

16.  + +  +  +  +  +  +  - Para que um corpo seja considerado neutro, seu número elétrons deve ser igual ao seu número de prótons.

17. 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.

19. 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.

21. Processos de eletrização de um corpo

22. 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.

24. Série Triboelétrica Para determinar que tipo de carga (positiva ou negativa) um corpo ficará após ter passado por um processo de eletrização por atrito. É uma lista onde encontramos alguns materiais em ordem que obedece à propriedade de doar ou receber elétrons. Quando a eletrização ocorre por atrito, os corpos envolvidos estão inicialmente neutros, porém, no final do processo, adquirem cargas com sinais opostos.

25. 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.

26. Contato Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor, o corpo neutro se eletriza. No início pelo menos um deles deve estar carregado. No final , os corpos envolvidos possuem a mesma carga e de mesmo sinal.

28. 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.