O documento abrange conceitos fundamentais de eletrostática, incluindo definição de carga elétrica, condutores e isolantes, processos de eletrização, a lei de Coulomb e a quantização da carga elétrica. Ele descreve diferentes métodos de eletrização, como por atrito, indução e contato, além de apresentar experimentos e aplicações práticas relacionadas ao tema. Também detalha a série triboelétrica, que classifica materiais de acordo com sua capacidade de transferência de cargas elétricas.

1. Eletrostática
Professor Joabe

2. →Carga elétrica
→Condutores e isolante (dielétrico)
→Processos Eletrização: Por atrito,
Por indução, Por contato, Por
aquecimento e Por pressão
→Lei de Coulomb
→Quantização da carga elétrica
→Eletroscópio
→Campo elétrico

3. Eletrostática
Experimentos;
Garrafa pet, canudinho, papel higiênico, alfinete
Gerador Van de Graaff
G.V. Torre com cabeleira
G.V. Eletroscópio de folha e pendulo
G.V. Hélice (torniquete) ionização
G.V. lâmpadas na presença do campo
G.V. Linha de campo retro-projeto
G.V. descarga elétrica (pequenos raios no escuro)
G.V. potencial elétrico – multimetro e ponta de
prova
G.V. garrafa de leyden

6. Os portadores de carga elétrica são:
elétrons - que transportam carga negativa
Íons - Cátions transportam cargas
positivas
Ânions cargas negativas
Portadores de Cargas

7. Partícula Carga (C) Massa (Kg)
elétron -1,6021917 x 10-19 9,1095 x 10-31Kg
próton 1,6021917 x 10-19 1,67261 x 10-27Kg
nêutron 0 1,67492 x 10-27Kg

8. Condutores elétricos
São materiais que apresentam portadores de cargas
elétricas (elétrons ou íons) quase livres, o que facilita a
mobilidade dos mesmos em seu interior. São
considerados bons condutores, materiais com alto
número de portadores de cargas elétricas livres e que
apresentam alta mobilidade desses portadores de
cargas elétricas.

10. Isolantes ou dielétricos
Os materiais isolantes se caracterizam por não
apresentar portadores de cargas elétricas livres para
movimentação. Nesses materiais, a mobilidade dos
portadores de cargas elétricas é praticamente nula,
ficando os mesmos praticamente fixos no seu interior.
Exemplos: borracha, madeira, água pura, etc

11. F
PRINCÍPIO ELETROSTÁTICO
F
F + +
F
+ -
F
F
-
-
PRÍNCIPIO DE ATRAÇÃO
E REPULSÃO

12. Cargas elétricas de mesmo
sinal se repelem e as de
sinais opostos se atraem

13. Processos de
eletrização

14. Por atrito
Foi o primeiro processo de eletrização conhecido.
Quando duas substâncias de naturezas diferentes são
atritadas, ambas se eletrizam.

15. Eletrostática
Características da eletrização por atrito:
• Corpos de naturezas diferentes;
• Após a eletrização corpos adquirem cargas de sinais opostos;
QLã = - QVidro

16. Por 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.

17. Eletrostática
Característica da eletrização por indução:
Necessidade de
indutor previamente
eletrizado (INDUTOR).

18. Por contato
Quando um corpo neutro é colocado em contato
com um corpo eletrizado o corpo neutro se
eletriza

19. Eletrostática
Características da eletrização por contato:
• Necessidade de um corpo previamente eletrizado;
• Após o contato corpos adquirem cargas de mesmo sinal;
B
f
A
f
B
A
Q
Q
Q
Q 0
0
(Conservação da quantidade de Carga)

20. Eletrostática
OBS1: Caso Especial
2
0
0
B
A
B
f
A
f
Q
Q
Q
Q
• Corpos Idênticos: As cargas se distribuem uniformemente

22. → Quando um corpo eletrizado é ligado á Terra por um
caminho condutor ele se descarrega
Q < 0
Fio
Terra
Q > 0
Fio
Terra
Eletrostática

23. Eletrostática
A série triboelétrica foi criada pra
classificar os materiais que se
eletrizam por atrito, quanto
à facilidade de trocarem cargas
elétricas. Série triboelétrica é portanto
o termo utilizado para designar uma
listagem de materiais em ordem
crescente quanto à possibilidade de
perder elétrons.

24. Vidro cabelo Lã Seda Algodão Madeira Âmbar Enxofre Metais
+ -
Séries triboelétricas
Pele
humana
seca
Couro
Pele
de
coelho
Vidro
Cabelo
humano
Fibra
sintética
(nylon)
Lã
Chumbo
Pele
de
gato
Seda
Alumínio
Papel
Algodão
Aço
Madeira
Âmbar
Borracha
dura
Níquel,
Cobre,
Latão,
Prata,
Ouro,
Platina,
Poliéster
Isopor
Filme
PVC
('magipack')
Poliuretano
Polietileno
('fita
adesiva')
Polipropileno
Vinil
(PVC)
Silicone
Teflon
Inseto no âmbar Anéis de platina

25. Eletrostática
Série Triboelétrica
+ -
... vidro, lã, pele de ovelha, seda, algodão, âmbar, enxofre, ...
Exemplo:
a) Seda x Âmbar
b) Seda x Vidro
 Seda (+) e Âmbar (-)
 Seda (-) e Vidro (+)

26. Dada a série triboelétrica: vidro – lã – algodão –
enxofre, e estando inicialmente neutros, podemos
afirmar que:
a) atritando vidro com enxofre, ambos adquirem
cargas positivas.
b) atritando lã com algodão, ambos adquirem cargas
negativas.
c) atritando vidro com algodão, o vidro adquire carga
negativa e o algodão carga positiva.
d) atritando lã com enxofre, a lã adquire carga
positiva e o enxofre carga negativa.
e) atritando vidro com lã, o vidro adquire carga
negativa e a lã carga positiva.
Exercício

28. Carga elétrica não se cria, não
se perde, apenas se transfere
PRÍNCIPIO DE CONSERVAÇÃO
DA CARGA ELÉTRICA
Num sistema eletricamente
isolado, a soma das cargas
elétricas é constante.

29. +
ANTES
DO
CONTATO
-
Q1
= 3CQ2= -5C
+
+ -
-
Q1
!
Q2
!
+
Q1 Q2 = Q1
!
Q2
!
+
DEPOIS
DO
CONTATO
Q1 Q2
=
Q1
!
Q2
!
+
= 3C+(-5C)
=
2
=
=-2C
2
-1C
Q1
!
Q2
!
= -1C
=
2

30. Eletrostática - EXERCÍCIOS
1) (PUC-SP) Duas esferas A e B, metálicas e idênticas,
estão carregadas com cargas respectivamente iguais a
16C e 4C. Uma terceira esfera X, metálica e idêntica às
anteriores, está inicialmente descarregada. Coloca-se
X em contato com A. Em seguida, esse contato é
desfeito e a esfera X é colocada em contato com B.
Supondo-se que não haja troca de cargas elétricas
com o meio exterior, a carga final de X é de:
a)8 C b) 6 C c) 4 C
d) 3 C e) nula

31. 2º QB + Q’X = 4 + 8 = 6C →Q’B + Q’’X= 6C
2 2
Resposta:
1º QA + QX = 16 + 0 = 8C →Q’A + Q’X= 8C
2 2
Portanto: Q’’X= 6C

33. 2) Duas esferas condutoras idênticas A e B têm
cargas elétricas respectivamente iguais a QA = – 4Q e
QB = + 14Q. Quais serão suas cargas elétricas finais,
após terem sido colocadas em contato?
Q’A + Q’B = QA + QB = – 4Q + 14 Q = + 10Q = + 5Q
2 2 2
Resolução: Sendo suas cargas elétricas finais Q’A e
Q’B iguais, pois eles são idênticos (mesmas
dimensões), e pelo princípio da conservação das
cargas elétricas, temos:

36. Quantidade de carga elétrica
Partícula Carga
elétron -1,6 x
próton +1,6 x
nêutron 0
C
C
Onde:
Q é a quantidade de carga elétrica
N é o número de partículas e
e é a carga elementar

37. Exemplo 1
-

38. Exemplo 2
+
Q= 240 C

39. Exemplo 3
+

40. Lei de Coulomb
• Charles Coulomb
mediu as forças
eléctricas entre
duas pequenas
esferas carregadas
• Ele descobriu que
a força dependia
do valor das
cargas e da
distância entre elas

41. d
F
F + +
d
F
F
+ -
d
F
F
-
-
LEI DE COULOMB
Q1
Q1
Q1 Q2
Q2
Q2

42. z
F
=
Q Q
1. 2
1
d2
K
F =K.Q Q
1.
d2
2
K=Constate eletrostática
F =K.Q Q
1. 21
d2

43. 1
9
F =K.Q Q
1.
d2
2
d
+ + 1
Q1 Q2
2d
+ +
Q1 Q2
3d
+ +
Q1 Q 2
F = K.Q Q
1.
d 2
2
F= K.Q Q
1.
d 2
3
1
4
F =
2
F =
3
1/4F
1
1/9F
1

44. d
+ +
Q1 Q2
F= K.Q Q
1.
d 2
1
d/2
+ +
Q1 Q2
F=4.K.Q Q
1.
d2
2
F =9.K .Q Q
1.
d2
2
d/3
+ +
3
Q1 Q2
F=
2 F=
3
4F
1
9F1

45. F =K.Q Q
1.
d2
2
d
+ + 1
Q1 Q2
F =2K.Q Q
1.
d 2
2
F =3K .Q Q
1.
d 2
3
d
+ +
Q1 2Q2
d
+ +
Q1 3Q2
2
2
F =
2 F =
3
2F
1
3F
1

46. F
F + +

47. Campo elétrico

51. TRABALHO DA FORÇA ELÉTICA
+ +
q
Q
< 0
> 0 > 0
F
SENTIDO NATURAL DO DESLOCMENTO
+ +
q
Q > 0
F
SENTIDO NATURAL DO FORÇADO
>0
<0

52. A
=
B
A B C
=
C
O Trabalho não depende da trajetória.

53. Q
F
A B
dA dAB
AB = F.d AB
AB=q.K Q.(1 – 1)
dA dB
q

54. Q
F
A B
dA dAB
A =q.K Q.(1 – 1)
dA dB
q
∞
∞
A =q.K .Q
dA
∞
0
Podemos afirmar que
esse é o maior trabalho
da força elétrica, para
deslocar uma carga do
ponto A até o infinito

55. ENERGIA PONTENCIALELÉTRICA
A =q.K Q.(1 – 1 )
dA dB
∞
A =q.K .Q
dA
∞
0
A =
∞ B
EP
A
EP -
A =
∞ A
EP A
EP =q.K .Q
dA
Sendo EpB = 0 por considerar o
infinito como referencial
0

57. POTENCIAL ELÉTRICO
A grandeza escalar potencial
elétrico é definida como a energia
potencial elétrica por unidade de
carga.
Colocando-se uma carga q num ponto
A de um campo elétrico de uma carga
puntiforme Q, adquire uma energia
potencial elétrica EpA. A relação
potencial, energia potencial elétrica e
carga é:

58. A
EP
q
A
V =
A
EP
q
A
V =
A
EP =q.K .Q
dA
=
q.K .Q
dA K .Q
q
=
dA
A
V =
K .Q
dA
1 volt
1coulomb
1 joule = =1V

59. POTENCIAL DE VÁRIAS CARGAS
Q3
VP=
P
d1
d3
d2
Q1
Q2
V1 +V2 + V3
O POTENCIAL NUMA REGIÃO SOBRE A
INFLUÊNCIA DE VÁRIOS CAMPOS É A
SOMA DOS POTENCIAIS ELÉTRICOS
GERADO POR ESSES CAMPOS

60. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)
F
A B
dAB
Q q
A =
B B
EP
A
EP -
=
A
EP q.VA
=
B
EP q.VB
{
A =
B q.VA - q.VB
A =
B q.(VA -VB)

61. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)
A =
B q.(VA -VB)
UAB
{
É chamado de diferença de potencial
elétrica entre os pontos A e B (ddp) ou
tensão elétrica entre os pontos A e B.
=
q
AB
U

62. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO
LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA
Q
+
A B C
V =
K .Q
d
Como dA<dB <dc,
temos: VA >VB >VC
Percorrendo uma linha uma linha de força
no seu sentido, encontramos sempre
pontos de menor potencial.
A B C VA >VB >VC

63. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO
LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA
Q
-
A B C
V =
K .Q
d
Como dA < dB < dc,
temos: VA > VB > VC
Percorrendo uma linha de força no seu
sentido, encontramos sempre pontos de
menor potencial.
A B C
VA > VB > VC

64. DIFERENÇA DE POTENCIAL NUM
CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
VA VB
E
F
q
d
A =
B q.(VA -VB)
UAB
{
A =
B q.E.d
= q.E.d
q.(VA -VB)
UAB=E.d

65. SUPEFÍCIE EQUIPOTENCIAL
Numa superfície equipotencial as
linhas de força são sempre
perpendiculares às superfícies
equipotenciais.
VA
VB
VB
VA

66. R
R
d P