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1 – O QUE É ELETROSTÁTICA?
Parte da eletricidade que estuda os fenômenos
associados a portadores de carga elétrica em repouso.
2- CARGAS ELÉTRICAS
Podemos definir carga elétrica como uma propriedade
associada intrinsicamente a certas partículas elementares
que constituem o átomo.
Embora existam modelos mais complexos para explicar
como essas partículas se distribuem no átomo,
adotaremos, por simplicidade, um modelo planetário.
Nesse modelo, o átomo possui duas regiões distintas: o
núcleo e a eletrosfera (região ao redor desse núcleo).
Um corpo se diz eletrizado quando as quantidades de
prótons e de elétrons são diferentes, isto é, ele tem falta
ou excesso de elétrons.
Corpo eletrizado
negativamente
Corpo eletrizado
positivamente
Corpo neutro: número de prótons (carga positiva) é
igual ao de elétrons (carga negativa)!
Carga Elementar: É o termo que era utilizado para
qualificar uma carga que não poderia ser mais dividida
(menor carga elétrica encontrada na natureza).
3 – QUANTIDADE DE CARGA ELÉTRICA (Q) DE UM
CORPO
Um corpo eletrizado está sempre com falta ou excesso
de um certo número n de elétrons, o módulo de sua
carga Q é múltiplo inteiro da carga elementar:
 n: número de elétrons em falta
ou excesso
 e: carga elementar (1,6. 10
-19
C)
4- PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA
Existem dois importantes princípios da eletrostática:
I- Princípio da atração e repulsão: Cargas elétricas de
mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem
II- Princípio da conservação das cargas elétricas: Num
sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das
cargas elétricas permanece sempre constante.
Observação: Se a troca de cargas for por contato e os
corpos forem idênticos, a carga final de cada um será a
mesma e dada por:
5- CONDUTORES E ISOLANTES:
Os 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!
Como exemplo, podemos citar os
metais, que são bons condutores
de eletricidade.
Núcleo
• prótons: carga positiva
• nêutrons: carga neutra
Eletrosfera
• elétrons: carga negativa
ELETROSTÁTICA
Os isolantes são materiais que possuem 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.
Evidentemente, não existe um condutor ideal ou um
isolante perfeito. Os isolantes só funcionam como tal até
determinado limite, que depende da tensão a qual estão
submetidos.
5- ELETRIZAÇÃO DOS CORPOS:
Os corpos na natureza possuem o mesmo número de
prótons e elétrons, ou seja, sua carga elétrica é zero.
Ao ganhar o perder elétrons, os corpos podem ser
eletrizados negativamente ou positivamente.
Existem três processos de eletrização:
I- Eletrização por atrito: foi descoberta pelo matemático
Tales de Mileto, na Grécia, aproximadamente em VI a.C.,
que constatou que o atrito a certos materiais poderiam
atrair pedações de pó.
Características:
- Inicialmente os dois corpos estão neutros.
- Após a eletrização, os corpos atritados ficam com
cargas de sinais opostos.
Assim, quando dois corpos neutros criados com
materiais diferentes são atritados, um fica eletrizado
negativamente, ou seja, ele ganha elétrons e o outro
positivamente, ocorrendo a perda de elétrons. As cargas
desses elementos são iguais, mas possuem sinais
opostos.
II- Eletrização por contato: ocorre quando um corpo é
colocado em contato com outro, quando os dois são
condutores. Se um desses corpos for eletrizado, a carga
elétrica se torna estável e é redistribuída para ambos e
os dois ficam com mesma carga e mesmo sinal.
Características:
- necessita de pelo menos um dos corpos carregado
eletricamente.
- separando-se os dois condutores, eles estarão com
cargas de mesmo sinal.
III- Eletrização por indução eletrostática: é necessário
que haja um corpo eletrizado, que funcionará como
indutor de um corpo neutro. Isso quer dizer que, os
corpos não entrarão em contato um com o outro, mas
haverá uma movimentação de cargas ou indução. Os
elétrons do corpo neutro, dependo do sinal da carga do
corpo indutor serão repelidos ou atraídos.
- Assim como na eletrização por contato, há
necessidade que pelo menos um corpo esteja
eletrizado.
- Diferentemente da eletrização por contato, o corpo
eletrizado (indutor) é somente aproximado do corpo
neutro (induzido), provocando, inicialmente, uma
separação das cargas.
Exemplos de aplicação
1- Um corpo foi eletrizado positivamente com carga
elétrica de 5,6.10
-6
C. Dado: carga do elétron igual a 1,6.
10
-19
C. Nesse corpo há:
a) excesso de 5,6.10
13
elétrons
b) falta de 9.10
25
elétrons
c) excesso de 3,5.10
25
elétrons
d) excesso de 3.10
13
elétrons
e) falta de 3,5.10
13
elétrons.
ELETROSTÁTICA
2- Três esferas metálicas idênticas, eletricamente
neutras, são munidas de hastes verticais isolantes.
Eletriza-se a esfera B com carga 16 µC. Faz-se o contato
entre as esferas A e B; após realiza-se o contato entre as
esferas A e C. Podemos afirmar que distribuição final de
carga para a esfera C será:
a) 4 µC b) 6 µC
c) 8 µC d) 1 µC
e) 10 µC
3- O texto a seguir apresenta três lacunas.
“Se adicionarmos algumas partículas positivas a um
corpo eletricamente neutro, desaparece o equilíbrio. O
efeito das partículas positivas supera o das partículas
negativas e dizemos que o objeto está carregado
positivamente. Podemos também carregar
positivamente um objeto _________ algumas partículas
____________ e deixando, portanto, um excesso de cargas
___________.
As palavras que completam corretamente essas lacunas
são respectivamente,
a) acrescentando; negativas; positivas.
b) retirando; negativas; positivas.
c) retirando; positivas; negativas.
d) acrescentando; positivas; negativas.
e) retirando; positivas; positivas.
4- Três esferas P, Q e R estão eletrizadas. Sabe-se que P
atrai Q e que Q repele R. Pode-se afirmar que:
a) P e Q estão carregadas positivamente.
b) P e R estão carregadas negativamente.
c) P repele R.
d) Q e R têm cargas de sinais diferentes.
e) P e R têm cargas de sinais diferentes.
5- Duas esferas metálicas inicialmente eletrizadas com
cargas 10 µC e -2 µC são postas em contato. Após o
equilíbrio eletrostático, as esferas são separadas.
Percebe-se que a primeira fica com carga de 5 µC e a
outra com 3 µC. É correto afirmar que, a durante o
contato, a segunda esfera:
a) recebeu 3,125.10
13
prótons
b) perdeu 2.10
13
elétrons
c) perdeu 3,125.10
13
de elétrons.
d) recebeu 2.10
13
de prótons.
e) perdeu 3,125.10
13
de prótons.
6- Dois corpos A e B estão separados e eletrizados com
cargas elétricas, respectivamente, iguais a QA = -2 C e
QB = 5 C. Colocando-os em contato, o corpo A transfere
1,0.10
19
elétrons para o corpo B, sendo em seguida
separados. Dado: e= 1,6.10
-19
C.
a) Qual era a quantidade total de carga existente no
ambiente antes de haver o contato?
b) No contato, que quantidade de carga o corpo A
transfere para o corpo B?
c) Quais são as quantidades de carga de cada um dos
corpos após a realização do contato?
d) Que tipo de força (de atração ou repulsão) existe
entre os corpos, antes e depois de ter havido o contato?
GABARITO:
1- E
2- A
3- B
4- E
5- C
6-
a) ΣQantes = +3 C;
b) Q = -1,6 C;
c) Q’A = -0,4 C e Q’B = +3,4 C (veja que: ΣQantes = ΣQdepois
= +3 C);
d) Antes e depois do contato, a força é de atração
(cargas de sinais contrários).

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Apostila eletrostática

  • 1. 1 – O QUE É ELETROSTÁTICA? Parte da eletricidade que estuda os fenômenos associados a portadores de carga elétrica em repouso. 2- CARGAS ELÉTRICAS Podemos definir carga elétrica como uma propriedade associada intrinsicamente a certas partículas elementares que constituem o átomo. Embora existam modelos mais complexos para explicar como essas partículas se distribuem no átomo, adotaremos, por simplicidade, um modelo planetário. Nesse modelo, o átomo possui duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera (região ao redor desse núcleo). Um corpo se diz eletrizado quando as quantidades de prótons e de elétrons são diferentes, isto é, ele tem falta ou excesso de elétrons. Corpo eletrizado negativamente Corpo eletrizado positivamente Corpo neutro: número de prótons (carga positiva) é igual ao de elétrons (carga negativa)! Carga Elementar: É o termo que era utilizado para qualificar uma carga que não poderia ser mais dividida (menor carga elétrica encontrada na natureza). 3 – QUANTIDADE DE CARGA ELÉTRICA (Q) DE UM CORPO Um corpo eletrizado está sempre com falta ou excesso de um certo número n de elétrons, o módulo de sua carga Q é múltiplo inteiro da carga elementar:  n: número de elétrons em falta ou excesso  e: carga elementar (1,6. 10 -19 C) 4- PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA Existem dois importantes princípios da eletrostática: I- Princípio da atração e repulsão: Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem II- Princípio da conservação das cargas elétricas: Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas elétricas permanece sempre constante. Observação: Se a troca de cargas for por contato e os corpos forem idênticos, a carga final de cada um será a mesma e dada por: 5- CONDUTORES E ISOLANTES: Os 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! Como exemplo, podemos citar os metais, que são bons condutores de eletricidade. Núcleo • prótons: carga positiva • nêutrons: carga neutra Eletrosfera • elétrons: carga negativa
  • 2. ELETROSTÁTICA Os isolantes são materiais que possuem 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. Evidentemente, não existe um condutor ideal ou um isolante perfeito. Os isolantes só funcionam como tal até determinado limite, que depende da tensão a qual estão submetidos. 5- ELETRIZAÇÃO DOS CORPOS: Os corpos na natureza possuem o mesmo número de prótons e elétrons, ou seja, sua carga elétrica é zero. Ao ganhar o perder elétrons, os corpos podem ser eletrizados negativamente ou positivamente. Existem três processos de eletrização: I- Eletrização por atrito: foi descoberta pelo matemático Tales de Mileto, na Grécia, aproximadamente em VI a.C., que constatou que o atrito a certos materiais poderiam atrair pedações de pó. Características: - Inicialmente os dois corpos estão neutros. - Após a eletrização, os corpos atritados ficam com cargas de sinais opostos. Assim, quando dois corpos neutros criados com materiais diferentes são atritados, um fica eletrizado negativamente, ou seja, ele ganha elétrons e o outro positivamente, ocorrendo a perda de elétrons. As cargas desses elementos são iguais, mas possuem sinais opostos. II- Eletrização por contato: ocorre quando um corpo é colocado em contato com outro, quando os dois são condutores. Se um desses corpos for eletrizado, a carga elétrica se torna estável e é redistribuída para ambos e os dois ficam com mesma carga e mesmo sinal. Características: - necessita de pelo menos um dos corpos carregado eletricamente. - separando-se os dois condutores, eles estarão com cargas de mesmo sinal. III- Eletrização por indução eletrostática: é necessário que haja um corpo eletrizado, que funcionará como indutor de um corpo neutro. Isso quer dizer que, os corpos não entrarão em contato um com o outro, mas haverá uma movimentação de cargas ou indução. Os elétrons do corpo neutro, dependo do sinal da carga do corpo indutor serão repelidos ou atraídos. - Assim como na eletrização por contato, há necessidade que pelo menos um corpo esteja eletrizado. - Diferentemente da eletrização por contato, o corpo eletrizado (indutor) é somente aproximado do corpo neutro (induzido), provocando, inicialmente, uma separação das cargas. Exemplos de aplicação 1- Um corpo foi eletrizado positivamente com carga elétrica de 5,6.10 -6 C. Dado: carga do elétron igual a 1,6. 10 -19 C. Nesse corpo há: a) excesso de 5,6.10 13 elétrons b) falta de 9.10 25 elétrons c) excesso de 3,5.10 25 elétrons d) excesso de 3.10 13 elétrons e) falta de 3,5.10 13 elétrons.
  • 3. ELETROSTÁTICA 2- Três esferas metálicas idênticas, eletricamente neutras, são munidas de hastes verticais isolantes. Eletriza-se a esfera B com carga 16 µC. Faz-se o contato entre as esferas A e B; após realiza-se o contato entre as esferas A e C. Podemos afirmar que distribuição final de carga para a esfera C será: a) 4 µC b) 6 µC c) 8 µC d) 1 µC e) 10 µC 3- O texto a seguir apresenta três lacunas. “Se adicionarmos algumas partículas positivas a um corpo eletricamente neutro, desaparece o equilíbrio. O efeito das partículas positivas supera o das partículas negativas e dizemos que o objeto está carregado positivamente. Podemos também carregar positivamente um objeto _________ algumas partículas ____________ e deixando, portanto, um excesso de cargas ___________. As palavras que completam corretamente essas lacunas são respectivamente, a) acrescentando; negativas; positivas. b) retirando; negativas; positivas. c) retirando; positivas; negativas. d) acrescentando; positivas; negativas. e) retirando; positivas; positivas. 4- Três esferas P, Q e R estão eletrizadas. Sabe-se que P atrai Q e que Q repele R. Pode-se afirmar que: a) P e Q estão carregadas positivamente. b) P e R estão carregadas negativamente. c) P repele R. d) Q e R têm cargas de sinais diferentes. e) P e R têm cargas de sinais diferentes. 5- Duas esferas metálicas inicialmente eletrizadas com cargas 10 µC e -2 µC são postas em contato. Após o equilíbrio eletrostático, as esferas são separadas. Percebe-se que a primeira fica com carga de 5 µC e a outra com 3 µC. É correto afirmar que, a durante o contato, a segunda esfera: a) recebeu 3,125.10 13 prótons b) perdeu 2.10 13 elétrons c) perdeu 3,125.10 13 de elétrons. d) recebeu 2.10 13 de prótons. e) perdeu 3,125.10 13 de prótons. 6- Dois corpos A e B estão separados e eletrizados com cargas elétricas, respectivamente, iguais a QA = -2 C e QB = 5 C. Colocando-os em contato, o corpo A transfere 1,0.10 19 elétrons para o corpo B, sendo em seguida separados. Dado: e= 1,6.10 -19 C. a) Qual era a quantidade total de carga existente no ambiente antes de haver o contato? b) No contato, que quantidade de carga o corpo A transfere para o corpo B? c) Quais são as quantidades de carga de cada um dos corpos após a realização do contato? d) Que tipo de força (de atração ou repulsão) existe entre os corpos, antes e depois de ter havido o contato? GABARITO: 1- E 2- A 3- B 4- E 5- C 6- a) ΣQantes = +3 C; b) Q = -1,6 C; c) Q’A = -0,4 C e Q’B = +3,4 C (veja que: ΣQantes = ΣQdepois = +3 C); d) Antes e depois do contato, a força é de atração (cargas de sinais contrários).