1
Introdução
Neste trabalho sob tema acima já citado na cadeira de Física, abordaremos acerca
da eletrostática queé a parteda física responsávelpelo estudo dascargas elétrica em repouso.
Ao longo da história, grandes pesquisadores como Talis de Mileto conseguiram verificar a
existência da carga elétrica.
2
Eletrostática
Segundo Maurício Ruv Lemos, foi Teles quem primeiro conseguiu verificar em 600
A.C, que o Âmbar após atritados conseguiu atrair ferramentas de palha.
O pesquisador alemão Otto Von Gurrecke (1602 - 1686) conseguiu inventar a
primeira máquina eletrostática em 1672.
Já por volta de 1729, Stephen Gray descobriu que alguns corpos têm propriedades
condutoras de eletricidades.
Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)consegui medir a intensidadedas forças
de atração ou de repulsão entre as cargas elétricas por volta de 1777, usando uma balança de
Torção e anunciou a lei de Coulomb tratando desta força.
Já em 1763 o cientista Rebert Simmer defendia que existiriam dois tipos de fluidos,
sendo que um deles teria a carga elétrica positiva e outro teria a carga elétrica negativa, o que
leva a uma condição de conservação da carga conforme Lemos.
Num primeiro momento, acreditava-se que os fenômenos elétricos e magnéticos
não estariam relacionados. A eletrostática tinha muito a ser descoberto, especialmente no
que se refere a sua dependência com o magnetismo. Houve muitos avanços significativos,
como o caso da construção da primeira pilha voltaica, criada por Alessandro Volta, em 1800.
Finalmente em 1819, o Dinamarquês Hans Cristian Oersted (1777-1851) descobre em uma
aula experimental que a corrente elétrica geraria um campo magnético em torno de si.
Mas talvez uma das descobertas mais relevante que podem ser inclusas no rolo da
eletrostática, destaca-se a da relação da carga do Eletrôn com a sua massa, realizada por
Robert Andrews Millekan (1868-1953).
Benjamim Franklin também contribuiu para o avanço nos estudos eletrostáticos.
Ele acreditava na transferência de cargas eléctricas de um corpo a outro, e comprovou isto
empinando uma pipa entre nuvens carregadas durante uma tempestade experimental
totalmente desaconselhável em razão da sua periculosidade.
No fim do século XVIII, o Francês Charles August de Coulomb, utilizando uma
balança de torção observou o fenómeno da força eléctrica, defende-o então como a lei da
força elétrica, conhecida como a lei de coulomb.
Equação Matemática da lei de Coulomb.
F=K0
𝑞1 𝑞2
𝑑2
Isso quer dizer que uma força elétrica (f)de atraçãoou repulsão entre partículasque
estão eletrizados são diretamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa (d).
A letra (k) significa uma constante de proporcionalidade. Se a carga q1 obtiver o
mesmo sinal da carga q2, se repelirão positivamente. No caso de sinais opostos haverá
atração entre as duas.
As unidades de medidas utilizadas para cada elemento da fórmula são para: f,
Intensidade da força, o Newton. Para q1 e q2 utilizamos Coulomb. Para d, distância utiliza-
se o metro.
3
Existem dois importantes princípios da eletrostática:
1. Princípio da atração e repulsão: demostra que cargas
eléctricas do mesmo sinal se repelem e de sinal contrário se atraem.
2. Princípio da conservação das cargas elétrica: em um
sistema isolado eletricamente, a soma das cargas elétricas continua
constante, mesmo que sejam alteradasasquantidadesdecargasdo sistema.
Assim, dentro da eletrostática é necessário entender os seguintes conceitos:
Campo Eléctrico
A terra possui um campo gravitacional, assimcomoqualqueroutro planeta que tem
a característica deatrairosobjetos próximos a eles. Da mesma forma a carga elétrica também
possui um campo invisível ao seu redor que pode influenciar as cargas colocadas próximas.
O campo elétrico é a força gerada pela acção de cargas elétricas. Para se calcular as
intensidades de um campo elétrico em uma região podemos utilizar a seguinte equação.
E =
E: Campo elétrico
F: Força elétrica
Q: Carga de prova.
A unidade utilizada internacionalmente são o Newton e o Coulomb. Um capo
elétrico só existe quando há um campo de prova naquele local.
Campo elétrico uniforme
Se uma carga estiver livre ela vai sofrer uma aceleração constantepor intermédio de
um movimento retilíneo uniforme variado (M. R. U. V). A formula baixa indica que a carga
sofre também uma força constante:
F= q. E
Campo de uma Carga Pontual
A intensidade de uma carga pontual q é dado pela seguinte. Fórmulas.
E =
A letra (E) é a unidade da intensidade pela letra q, dividido pela distância ao
quadrado.
F
q
q
d
2
4
Potencial elétrico
Potencial elétrico é a capacidade de um corpo utilizado repelir ou atrair outras
cargaselétricaspara medir a capacidadedetrabalhodeum corpo elétricoutiliza-sea grandeza
potencial elétrico:
V =
V: Potencial elétrico
E p: Energia potencial (J)
q: Carga ( c)
A unidade de medida utilizada para potencial elétrica é o Volt (V) em
homenagem ao Alexandro Volta, um físico italiano que destruiu esta grandeza.
Cargas elétricas
O início dos estudos das cargas elétricas começou quando o homem
identificou que existia um tipo de energia na atração de materiais diferentes. Especialmente
quando Tales de Mileto filósofo e matemático grego atritou uma pedra de âmbar em pelo de
animal e atritou pequenas partículas de pó.
Neste estudo é importante entender o conceito da matéria que significa tudo que
tem massa e ocupa um lugar no espaço, ou seja, tudo que existe no universo é uma matéria.
Assim, toda matéria é composta por moléculas cada uma é formada por átomo que são
compostas por três elementos: Protões, eletrões e neutrões.
O átomo é uma partícula descoberta desde a antiguidade e os cientistas sempre
procuram definir um modelo atómico para representa-los. Um dos principais modelos é o
de Rutheford – Bahr que tem se adaptado as novas descobertas cientificas sobre o elemento.
Um átomo possui um núcleo, local em que estão os protões e neutrões, de uma
eletrosfera local onde estão os electrões que ficam em orbita.
Protões e Neutrões por sua vez possuimassa igual, masos electrõestem massa bem
menor do que eles.
A massa de eletrões pode ser encontrada através da seguinte fórmula.
Meletron ≡
E p
q
1
_______. m
2000
5
Isso significa que a massa dos eletrões é cerca de dois mil (2000) vezes menor
que o dos protões.
Se ambos esses elementos fossem separados e uns arremessados em direção a um
imã, os electrões (carga negativa iriam para um lado os poltrões (carga positiva) para o outro
e apenas os neutrões permaneceriam inalterados (carga neutra). Esta propriedade das
partículas é chamada de carga elétrica.
Apesar de serem opostos, num átomo neutro protões e neutrões possuem valores
iguais e são representados dentro da fórmula pela letra ``e´´ que significa carga elétrica
elementar e unidade internacional utilizada para mediadas de carga elétricas é o Coulomb (c):
e= 1,6.10 c
Se um átomo neutro ganha os eletrões pode se dizer que ele foi eletrizado
negativamente. Os processos existentes a transmissão de eletrões pode ocorrer por meio de
eletrização por atritas –contatos ou indução eletrostática.
Eletrização dos corpos
Os átomos só podem ser alterados em sua constituição se ganharem ou perderem
eletrões. Um determinado corpo só é neutro quando possui o mesmo número de protões e
a carga elétrica é zero. Assim os corpos podem ser eletrizados negativamente ou
positivamente. No primeiro caso em um corpo há maior quantidade de eletrões do que
protões e carga elétrica do corpo é negativa. Já no segundo há maior quantidade de protões
e carga elétrica do corpo é positiva.
Para entregar o corpo basta apenas reduzir ou aumentar
o número de eletrões. Isso pode ser definido pela segunda equação:
 Q =n.e
 Em que:
 Q: Carga elétrica
 n: quantidades de cargas elementares
 e: Carga elétrica elementar
Os processos maisrealizadospara ocorrer esta eletrizaçãosãoeletrizaçãopor atrito,
eletrização por contato é eletrização por condução eletrostática.
Eletrização por atrito
A eletrização foi descoberta pelo matemático Tales de Mileto, na Grécia
aproximadamente no século VI a.C constatou que o atrito há certos materiais que poderiam
atrair pedações de pó.
Assim quando dois corpos neutros criados com materiais diferentes, são atritados
um fica eletrizadonegativamente,ouseja eleganha eletrõeseoutro positivamente, ocorrendo
a perda de eletrões. As cargas destes elementos são iguais, mas possuem sinais opostos.
6
Um exemplo disso é a régua de plástico, se atritamos ela ao cabelo, que deve estar
sem creme e depois passa-lo em pedacinho de papel, estes serão atraídos para a régua. Essa
eletrização irá depender muito do tipo de material que está sendo atritado.
Eletrização por contacto
Ocorre quando um corpo é colocadoem contactocom o outro, quandoos 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 a mesma carga e mesmo sinal.
Eletrização por indução eletrostática
Na 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 outro, mas haverá uma movimentação de carga ou indução.
Os eletrões do corpo neutro, depende do sinal da carga do corpo indutor, serão
repelidos ou atraídos.
Existem dispositivos que mostram se um corpo está ou não eletrizado. São
chamados de Eletroscópios. Um é o pêndulo eletrostático e o outro é o Eletroscópio de
Folhas.
Blindagem eletrostática
É um dispositivo empregado na proteção de aparelhos contra influências elétricas.
Constituiu – se basicamente, numa capa ou rede metálica que envolve ou aparelho
que se quer isolar.
A blindagem eletrostática mostra que a pessoa dentro de um carro atingido por um
raio nada sofrerá, pois a estrutura do carro isola o seu interior das influencias elétricas
externas.
Na prática isso pode ser comparado facilmente, utilizando-se de uma gaiola com
um passarinho no poleiro.
Eletriza – se as grades metálicas da gaiola e o passarinho continuará como se nada
estivesse acontecendo.
O que vem a ser uma blindagem eletrostática, por hora vamos imaginar um
condutor oco, ou seja uma caixa metálica, quandoum corpo como esteé eletrizado, ascargas
elétricas tendem rapidamente a se localizar em sua superfície externa, distribuindo – se de
modo a tornar nulo o campo elétrico em todos os pontos do interior do condutor.
Desta maneira, uma cavidadenointerior de um condutor é uma região que não será
atingido por um efeito elétricos produzido internamente. Deste modo, em dias de chuva, é
favorável estar dentro de um carro, certamente estarás seguro de raios.
7
Conclusão
No âmbito da disciplina de Física, abordamos sobre a Eletrostática e concluímos
que A eletrostática é a parte da Física responsável pelo estudo das cargas elétricas em
repouso.
Desde que começaram os estudos de Eletrostática, os homens se preocuparam por
saber qual seria a natureza da eletricidade. A primeira teoria a esse respeito foi formulada por
Benjamin Franklin, e é conhecida como teoria do fluido único. Admitia que todo corpo
possuísse certa quantidade de um fluido indestrutível, associado a matéria em maior ou
menor quantidade. Um corpo em estado neutro teria uma quantidade desse fluido elétrico
que era chamada a quantidade normal de fluido para esse corpo. Se o corpo tivesse excesso
dessefluido estaria eletrizadopositivamente. Setivessefalta, estaria eletrizadonegativamente
8
Referências Bibliográficas
 CHAIB, João Paulo Martins C. e ASSIS, André Koch Torres. Experiência
de Oersted em Sala de Aula, p. 41-51. Campinas, 2007. In: (Revista
Brasileira de Ensino de Física, v. 29, n. 1)
 Física 1 e livro da física da 9ª Classe
 Eletroestática/eletromagnetismo
 www.infoescola.com/fisica/eletrostatica

Eletrostática

  • 1.
    1 Introdução Neste trabalho sobtema acima já citado na cadeira de Física, abordaremos acerca da eletrostática queé a parteda física responsávelpelo estudo dascargas elétrica em repouso. Ao longo da história, grandes pesquisadores como Talis de Mileto conseguiram verificar a existência da carga elétrica.
  • 2.
    2 Eletrostática Segundo Maurício RuvLemos, foi Teles quem primeiro conseguiu verificar em 600 A.C, que o Âmbar após atritados conseguiu atrair ferramentas de palha. O pesquisador alemão Otto Von Gurrecke (1602 - 1686) conseguiu inventar a primeira máquina eletrostática em 1672. Já por volta de 1729, Stephen Gray descobriu que alguns corpos têm propriedades condutoras de eletricidades. Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)consegui medir a intensidadedas forças de atração ou de repulsão entre as cargas elétricas por volta de 1777, usando uma balança de Torção e anunciou a lei de Coulomb tratando desta força. Já em 1763 o cientista Rebert Simmer defendia que existiriam dois tipos de fluidos, sendo que um deles teria a carga elétrica positiva e outro teria a carga elétrica negativa, o que leva a uma condição de conservação da carga conforme Lemos. Num primeiro momento, acreditava-se que os fenômenos elétricos e magnéticos não estariam relacionados. A eletrostática tinha muito a ser descoberto, especialmente no que se refere a sua dependência com o magnetismo. Houve muitos avanços significativos, como o caso da construção da primeira pilha voltaica, criada por Alessandro Volta, em 1800. Finalmente em 1819, o Dinamarquês Hans Cristian Oersted (1777-1851) descobre em uma aula experimental que a corrente elétrica geraria um campo magnético em torno de si. Mas talvez uma das descobertas mais relevante que podem ser inclusas no rolo da eletrostática, destaca-se a da relação da carga do Eletrôn com a sua massa, realizada por Robert Andrews Millekan (1868-1953). Benjamim Franklin também contribuiu para o avanço nos estudos eletrostáticos. Ele acreditava na transferência de cargas eléctricas de um corpo a outro, e comprovou isto empinando uma pipa entre nuvens carregadas durante uma tempestade experimental totalmente desaconselhável em razão da sua periculosidade. No fim do século XVIII, o Francês Charles August de Coulomb, utilizando uma balança de torção observou o fenómeno da força eléctrica, defende-o então como a lei da força elétrica, conhecida como a lei de coulomb. Equação Matemática da lei de Coulomb. F=K0 𝑞1 𝑞2 𝑑2 Isso quer dizer que uma força elétrica (f)de atraçãoou repulsão entre partículasque estão eletrizados são diretamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa (d). A letra (k) significa uma constante de proporcionalidade. Se a carga q1 obtiver o mesmo sinal da carga q2, se repelirão positivamente. No caso de sinais opostos haverá atração entre as duas. As unidades de medidas utilizadas para cada elemento da fórmula são para: f, Intensidade da força, o Newton. Para q1 e q2 utilizamos Coulomb. Para d, distância utiliza- se o metro.
  • 3.
    3 Existem dois importantesprincípios da eletrostática: 1. Princípio da atração e repulsão: demostra que cargas eléctricas do mesmo sinal se repelem e de sinal contrário se atraem. 2. Princípio da conservação das cargas elétrica: em um sistema isolado eletricamente, a soma das cargas elétricas continua constante, mesmo que sejam alteradasasquantidadesdecargasdo sistema. Assim, dentro da eletrostática é necessário entender os seguintes conceitos: Campo Eléctrico A terra possui um campo gravitacional, assimcomoqualqueroutro planeta que tem a característica deatrairosobjetos próximos a eles. Da mesma forma a carga elétrica também possui um campo invisível ao seu redor que pode influenciar as cargas colocadas próximas. O campo elétrico é a força gerada pela acção de cargas elétricas. Para se calcular as intensidades de um campo elétrico em uma região podemos utilizar a seguinte equação. E = E: Campo elétrico F: Força elétrica Q: Carga de prova. A unidade utilizada internacionalmente são o Newton e o Coulomb. Um capo elétrico só existe quando há um campo de prova naquele local. Campo elétrico uniforme Se uma carga estiver livre ela vai sofrer uma aceleração constantepor intermédio de um movimento retilíneo uniforme variado (M. R. U. V). A formula baixa indica que a carga sofre também uma força constante: F= q. E Campo de uma Carga Pontual A intensidade de uma carga pontual q é dado pela seguinte. Fórmulas. E = A letra (E) é a unidade da intensidade pela letra q, dividido pela distância ao quadrado. F q q d 2
  • 4.
    4 Potencial elétrico Potencial elétricoé a capacidade de um corpo utilizado repelir ou atrair outras cargaselétricaspara medir a capacidadedetrabalhodeum corpo elétricoutiliza-sea grandeza potencial elétrico: V = V: Potencial elétrico E p: Energia potencial (J) q: Carga ( c) A unidade de medida utilizada para potencial elétrica é o Volt (V) em homenagem ao Alexandro Volta, um físico italiano que destruiu esta grandeza. Cargas elétricas O início dos estudos das cargas elétricas começou quando o homem identificou que existia um tipo de energia na atração de materiais diferentes. Especialmente quando Tales de Mileto filósofo e matemático grego atritou uma pedra de âmbar em pelo de animal e atritou pequenas partículas de pó. Neste estudo é importante entender o conceito da matéria que significa tudo que tem massa e ocupa um lugar no espaço, ou seja, tudo que existe no universo é uma matéria. Assim, toda matéria é composta por moléculas cada uma é formada por átomo que são compostas por três elementos: Protões, eletrões e neutrões. O átomo é uma partícula descoberta desde a antiguidade e os cientistas sempre procuram definir um modelo atómico para representa-los. Um dos principais modelos é o de Rutheford – Bahr que tem se adaptado as novas descobertas cientificas sobre o elemento. Um átomo possui um núcleo, local em que estão os protões e neutrões, de uma eletrosfera local onde estão os electrões que ficam em orbita. Protões e Neutrões por sua vez possuimassa igual, masos electrõestem massa bem menor do que eles. A massa de eletrões pode ser encontrada através da seguinte fórmula. Meletron ≡ E p q 1 _______. m 2000
  • 5.
    5 Isso significa quea massa dos eletrões é cerca de dois mil (2000) vezes menor que o dos protões. Se ambos esses elementos fossem separados e uns arremessados em direção a um imã, os electrões (carga negativa iriam para um lado os poltrões (carga positiva) para o outro e apenas os neutrões permaneceriam inalterados (carga neutra). Esta propriedade das partículas é chamada de carga elétrica. Apesar de serem opostos, num átomo neutro protões e neutrões possuem valores iguais e são representados dentro da fórmula pela letra ``e´´ que significa carga elétrica elementar e unidade internacional utilizada para mediadas de carga elétricas é o Coulomb (c): e= 1,6.10 c Se um átomo neutro ganha os eletrões pode se dizer que ele foi eletrizado negativamente. Os processos existentes a transmissão de eletrões pode ocorrer por meio de eletrização por atritas –contatos ou indução eletrostática. Eletrização dos corpos Os átomos só podem ser alterados em sua constituição se ganharem ou perderem eletrões. Um determinado corpo só é neutro quando possui o mesmo número de protões e a carga elétrica é zero. Assim os corpos podem ser eletrizados negativamente ou positivamente. No primeiro caso em um corpo há maior quantidade de eletrões do que protões e carga elétrica do corpo é negativa. Já no segundo há maior quantidade de protões e carga elétrica do corpo é positiva. Para entregar o corpo basta apenas reduzir ou aumentar o número de eletrões. Isso pode ser definido pela segunda equação:  Q =n.e  Em que:  Q: Carga elétrica  n: quantidades de cargas elementares  e: Carga elétrica elementar Os processos maisrealizadospara ocorrer esta eletrizaçãosãoeletrizaçãopor atrito, eletrização por contato é eletrização por condução eletrostática. Eletrização por atrito A eletrização foi descoberta pelo matemático Tales de Mileto, na Grécia aproximadamente no século VI a.C constatou que o atrito há certos materiais que poderiam atrair pedações de pó. Assim quando dois corpos neutros criados com materiais diferentes, são atritados um fica eletrizadonegativamente,ouseja eleganha eletrõeseoutro positivamente, ocorrendo a perda de eletrões. As cargas destes elementos são iguais, mas possuem sinais opostos.
  • 6.
    6 Um exemplo dissoé a régua de plástico, se atritamos ela ao cabelo, que deve estar sem creme e depois passa-lo em pedacinho de papel, estes serão atraídos para a régua. Essa eletrização irá depender muito do tipo de material que está sendo atritado. Eletrização por contacto Ocorre quando um corpo é colocadoem contactocom o outro, quandoos 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 a mesma carga e mesmo sinal. Eletrização por indução eletrostática Na 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 outro, mas haverá uma movimentação de carga ou indução. Os eletrões do corpo neutro, depende do sinal da carga do corpo indutor, serão repelidos ou atraídos. Existem dispositivos que mostram se um corpo está ou não eletrizado. São chamados de Eletroscópios. Um é o pêndulo eletrostático e o outro é o Eletroscópio de Folhas. Blindagem eletrostática É um dispositivo empregado na proteção de aparelhos contra influências elétricas. Constituiu – se basicamente, numa capa ou rede metálica que envolve ou aparelho que se quer isolar. A blindagem eletrostática mostra que a pessoa dentro de um carro atingido por um raio nada sofrerá, pois a estrutura do carro isola o seu interior das influencias elétricas externas. Na prática isso pode ser comparado facilmente, utilizando-se de uma gaiola com um passarinho no poleiro. Eletriza – se as grades metálicas da gaiola e o passarinho continuará como se nada estivesse acontecendo. O que vem a ser uma blindagem eletrostática, por hora vamos imaginar um condutor oco, ou seja uma caixa metálica, quandoum corpo como esteé eletrizado, ascargas elétricas tendem rapidamente a se localizar em sua superfície externa, distribuindo – se de modo a tornar nulo o campo elétrico em todos os pontos do interior do condutor. Desta maneira, uma cavidadenointerior de um condutor é uma região que não será atingido por um efeito elétricos produzido internamente. Deste modo, em dias de chuva, é favorável estar dentro de um carro, certamente estarás seguro de raios.
  • 7.
    7 Conclusão No âmbito dadisciplina de Física, abordamos sobre a Eletrostática e concluímos que A eletrostática é a parte da Física responsável pelo estudo das cargas elétricas em repouso. Desde que começaram os estudos de Eletrostática, os homens se preocuparam por saber qual seria a natureza da eletricidade. A primeira teoria a esse respeito foi formulada por Benjamin Franklin, e é conhecida como teoria do fluido único. Admitia que todo corpo possuísse certa quantidade de um fluido indestrutível, associado a matéria em maior ou menor quantidade. Um corpo em estado neutro teria uma quantidade desse fluido elétrico que era chamada a quantidade normal de fluido para esse corpo. Se o corpo tivesse excesso dessefluido estaria eletrizadopositivamente. Setivessefalta, estaria eletrizadonegativamente
  • 8.
    8 Referências Bibliográficas  CHAIB,João Paulo Martins C. e ASSIS, André Koch Torres. Experiência de Oersted em Sala de Aula, p. 41-51. Campinas, 2007. In: (Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 29, n. 1)  Física 1 e livro da física da 9ª Classe  Eletroestática/eletromagnetismo  www.infoescola.com/fisica/eletrostatica