Eletrostática

Conceitos primitivos da Eletrostática

Carga elétrica: A carga elétrica, cuja unidade no sistema internacional é o coulomb (C), é uma propriedade manifestada somente por prótons e elétrons. Dizemos que um corpo é neutro quando possui quantidade exatamente igual de prótons e elétrons. Por outro lado, dizemos que está eletrizado se não ocorrer o equilíbrio entre as quantidades dessas partículas.

Um próton e um elétron têm valores absolutos de carga iguais e sinais oposto. O valor da carga de um próton é:

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e a de um elétron é:

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onde “e” simboliza a carga elementar.

Já o nêutron tem carga igual a 0.

a carga elétrica elementar é a menor quantidade de carga encontrada na natureza, comparando-se este valor com o coulomb, observa-se a relação:

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Quantização da carga e eletrização

Os corpos que estudamos nessa parte da física são capazes de adquirir carga elétrica e são normalmente divididos em dois grupos: condutores e isolantes. A diferença entre eles é que: nos corpos ditos condutores, os portadores de carga elétrica possuem mobilidade, enquanto nos isolantes isso não ocorre. O efeito observado é que ao eletrizar um condutor, as cargas tendem a se distribuir por toda a extensão do corpo. Já nos isolantes, a carga fica confinada no local da eletrização.

A quantidade de carga (Q) que um corpo pode adquirir é dita quantizada, ou seja, é dada em múltiplos de um valor bem definido. Esse valor é justamente a carga elementar e. A expressão matemática que nos traduz o que foi dito acima é dada por:

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Onde “Q” é a quantidade de carga (em módulo), “n” é o número de partículas portadoras de carga transferidas ao material e “e” é a carga elementar.

Tipos de eletrização

Um corpo pode ser eletrizado, ou seja, adquirir carga elétrica, de 3 maneiras:

eletrização por atrito;
eletrização por contato;
eletrização por indução

Eletrização por atrito

Como o próprio nome já diz, atritam-se dois corpos, inicialmente neutros e constituídos de substâncias diferentes. Durante o processo, um deles cede elétrons e o outro recebe. Ao final, os corpos estarão eletrizados com cargas de mesmo módulo, mas de sinais opostos.

Para saber qual corpo doa e qual recebe elétrons, observa-se uma tabela chamada de série triboelétrica. Os materiais posicionados na parte mais superior da tabela tendem a ficar positivos (doar elétrons), enquanto os da parte inferior tendem a receber elétrons e ficar negativos após o processo.

Eletrização por contato

Coloca-se um corpo já eletrizado em contato com o corpo neutro que desejamos eletrizar. Ao final do processo, os corpos, se forem idênticos, devem possuir cargas de mesmo módulo e mesmo sinal.

Para esse processo vale o princípio da conservação das cargas, que diz que o somatório das cargas antes do contato tem que ser igual ao somatório das cargas após o contato.

Caso os corpos não sejam idênticos, devem ser levadas em conta as dimensões dos corpos em contato. O módulo da carga após o contato é diretamente proporcional às dimensões do corpo.

Eletrização por indução

Dizemos que indução elétrostática é o fenômeno de separação de cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Esse tipo de eletrização ocorre apenas pela aproximação entre um corpo eletrizado e um corpo neutro, sem que haja contato entre eles.

Faz-se a ligação do corpo induzido com a terra para que as cargas opostas às que estão mais próximas do indutor possam ser neutralizadas. Dessa forma, ao final do processo o corpo permanece com a carga desejada.

O corpo induzido possui carga de sinal oposto à do indutor. Além disso, o módulo da carga induzida é sempre menor que o módulo da carga do indutor.

Lei de Coulomb

A Lei de Coulomb ou lei da interação das cargas, foi descrita pela primeira vez pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb, em 1873. A lei refere-se ao princípio que rege a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas.

sua expressão matemática é dada por:

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