Apostila com os fundamentos de 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).