Eletriidade 1

Estudo da Eletrostática

Colégio Estadual Constantino FernandesColégio Estadual Rotary 2

Física - 3º Ano – Prof.(a) Fabiana de S. S. Gonçalves

2011

Se o homem não tivesse descoberto como utilizar a

energia elétrica, a vida seria muito diferente,

principalmente nas cidades. Sem luz elétrica, rádio,

televisão nem geladeira, etc. Para quem está acostumado

com todas essas comodidades, fica até difícil imaginar como a

vida seria.

A parte da física que estuda a energia elétrica e os

fenômenos a ela relacionados chama-se eletricidade. É

comum associarmos a noção de eletricidade a

equipamentos, a algo criado pelo homem. Mas, na verdade, a eletricidade sempre existiu,

desde o surgimento do Universo.

Mesmo antes do surgimento da vida em nosso planeta, a eletricidade já

estava presente e se manifestava, por exemplo, nos intensos relâmpagos

que costumavam ocorrer.Os nossos corpos são dotados de

eletricidade. O sistema nervoso, por exemplo, só funciona por causa dos impulsos elétricos que passam de

célula a célula. As batidas do coração também funcionam por meio de

descargas elétricas. Como se vê, a eletricidade é um fenômeno natural. O

homem apenas a descobriu e desenvolveu formas de usá-la.

Para dar início ao estudo de eletrostática temos que ter uma noção de carga elétrica, para isso devemos saber que uma matéria é composta principalmente por elétrons, prótons e nêutrons. Sendo que, apenas os elétrons e prótons possuem carga elétrica.

A eletricidade está presente a todo tempo ao nosso redor e até em nós mesmos. Na natureza a eletricidade pode ser observada no relâmpago, uma grande descarga elétrica produzida quando se forma uma enorme tensão entre duas regiões da atmosfera.

No corpo humano também observamos a eletricidade: impulsos elétricos do olho para o cérebro. Nas células da retina existem substâncias químicas que são sensíveis à luz, quando uma imagem se forma na retina estas substâncias produzem impulsos elétricos que são transmitidos ao cérebro.

Ramo da eletricidade que estuda as cargas elétricas em repouso e as interações atrativas ou repulsivas que ocorrem entre elas.

O que é eletrostática?

CARGA ELÉTRICA1-INTRODUÇÃO

A primeira observação de fenômenos elétricos , acredita-se ter sido realizada por Thales de Mileto, no séc.V a . C

âmbarpele de gato

Willian Gilbert , por volta de 1600 , observou que várias substâncias,como o vidro e a seda por exemplo, apresentavam comportamento semelhante ao âmbar atritado com a pele de animal.

Dufay, no início do séc. XVIII, descobriu a existência de dois tipos de eletricidade: -eletricidade resinosa -eletricidade vítrea

Benjamin Franklin,mais para o final do séc.XVIII,passa a denominar de positiva a eletricidade vítrea e de negativa a eletricidade resinosa.

A constituição elétrica da matéria se fundamenta numa estrutura atômica em que cada átomo é composto por uma série de partículas, cada uma com determinada carga elétrica. Por isso se define carga elétrica como propriedade característica das partículas que constituem as substâncias e que se manifesta pela presença de forças. A carga elétrica apresenta-se somente em duas variedades, convencionalmente denominadas positiva e negativa.

Núcleo

Prótonsneutrons

Eletrosferaelétrons

CARGA ELÉTRICA

2-NOÇÕES BÁSICAS SOBRE O ÁTOMO

Núcleo

- Prótons: (+)- Neutrons

EletrosferaElétrons: (-)

A carga elétrica do próton e do elétronapresentam o mesmo valor absoluto:

O átomo no estado fundamental é eletricamente neutro, pois seu número de prótons é igual ao de elétrons.

e = 1,6 x10-19 C Coulomb

CARGA ELÉTRICA

Os elétrons mais afastados do núcleo, portanto mais fracamente por ele atraidos, podem ser removidos e levados para outros átomos, do mesmo corpo , ou para outro corpo diferente.

O átomo que cede um ou mais elétrons adquire carga positiva, e aquele que os recebem , carga negativa.

cátion ânion

Uma das principais fontes de energia da civilização contemporânea é a energia elétrica. O princípio físico em função do qual uma das partículas atômicas, o elétron, apresenta uma carga que, por convenção, se considera de sinal negativo constitui o fundamento dessa forma de energia, que tem uma infinidade de aplicações na vida moderna.Eletricidade é o fenômeno físico associado a cargas elétricas estáticas ou em movimento. Seus efeitos se observam em diversos acontecimentos naturais, como nos relâmpagos, que são faíscas elétricas de grande magnitude geradas a partir de nuvens carregadas. Modernamente, confirmou-se que a energia elétrica permite explicar grande quantidade de fenômenos físicos e químicos.

Eletricidade

Processos de eletrizaçãoPodem ser de três tipos.

Atrito: processo conhecido desde a Antiguidade, pelos gregos, e que consiste em se atrair corpos inicialmente neutros; durante a fase do atrito ocorre a transferência de elétrons de um corpo para outro. O corpo que perde elétrons fica eletrizado positivamente e aquele que ganha elétrons, eletriza-se negativamente. Na eletrização por atrito os corpos sempre se eletrizam com cargas iguais mas de sinais contrários. Os sinais que as cargas irão adquirir depende, dos tipos de substâncias que serão atritadas.

Atrito : processo conhecido desde a Antiguidade, pelos gregos, e que consiste em se atrair corpos inicialmente neutros; durante a fase do atrito ocorre a transferência de elétrons de um corpo para outro. O corpo que perde elétrons fica eletrizado positivamente e aquele que ganha elétrons, eletriza-se negativamente.

Na eletrização por atrito os corpos sempre se eletrizam com cargas iguais mas de sinais contrários. Os sinais que as cargas irão adquirir depende, dos tipos de substâncias que serão atritadas.

Contato: um corpo é eletrizado pelo contato com outro corpo previamente carregado.Na eletrização por contato os corpos sempre se eletrizam com cargas de mesmo sinal.

Contato : um corpo é eletrizado pelo contato com outro corpo previamente carregado.

Na eletrização por contato os corpos sempre se eletrizam com cargas de mesmo sinal.

Indução eletrostática: um corpo é eletrizado apenas pela aproximação de um outro corpo previamente eletrizado, todavia, para que esta eletrização se mantenha é necessário de utilizar de um simples artifício, sem o qual o corpo volta ao seu estado anterior. Na eletrização por indução, o corpo induzido sempre se eletriza com carga de sinal contrário à do corpo indutor.

Indução eletrostática : um corpo é eletrizado apenas pela aproximação de um outro corpo previamente eletrizado, todavia, para que esta eletrização se mantenha é necessário de utilizar de um simples artifício, sem o qual o corpo volta ao seu estado anterior.

Na eletrização por indução, o corpo induzido sempre se eletriza com carga de sinal contrário à do corpo indutor.

Os eletrosópios são instrumentos destinados a verificar a existência de carga elétrica em um determinado corpo. O eletroscópio mostrado na

figura é do tipo folhas ( o mais conhecido).Esse tipo de eletroscópio é formado por duas finas lâminas de ouro presas numa das extremidades de uma haste metálica, sendo que na outra extremidade dessa mesma haste é presa uma esfera de material condutor. Tal sistema é acondicionado dentro de uma ampola de vidro, suspenso e totalmente isolado.

Quando se aproxima um corpo eletrizado da esfera condutora, as lâminas de ouro do eletroscópio se abrem, pois o corpo eletrizado induz na esfera condutora, cargas de sinal contrário às dele, produzindo assim a repulsão entre as folhas. Os eletroscópios detectam apenas se um corpo está ou não eletrizado, não detectando o tipo de sinal de sua carga.

A princípio tem funcionamento idêntico ao eletroscópio de folhas, exceto pela sua construção.Para descobrir se um corpo está ou não eletrizado, basta aproximá-lo da esfera (inicialmente neura). Se a esfera não se mover, o corpo está descarregado.A exemplo do eletroscópio de folhas, não é possível saber o tipo de carga do corpo eletrizado.

A intensidade de e: e = 1,6 . 10- 19 C

No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de medida utilizada para carga elétrica é o COULOMB (C). Num corpo eletrizado, sua carga (Q) é um múltiplo inteiro de (n) sendo que n > 0 de carga elementar e. Q = n . e

OBSERVAÇÕES: Submúltiplos do Coulomb: Milicoulomb 1mC = 10-3C Microcoulomb 1µC = 10-6C Nanocoulomb 1nC = 10-9CPicocoulomb 1pC = 10-12C

Diversão de Aula1 – É dado um corpo eletrizado com carga 80 nC. Determine o número de elétrons no corpo. Sabe-se que a carga elementar é 1,6.10–19C.

2 – É dado um corpo eletrizado com carga 94 nC. Determine o número de elétrons no corpo. Sabe-se que a carga elementar é 1,6.10–19C.

3 – Um corpo possui 5 . 1019 prótons e 4 . 1019 elétrons. Quanto à sua carga determine: a) o sinal. b) a intensidade.

4 – (MACKENZIE) Quando um condutor está em equilíbrio eletrostático, pode-se afirmar, sempre, que:

a) a soma das cargas do condutor é igual a zero; b) as cargas distribuem-se uniformemente em seu volume;c) as cargas distribuem-se uniformemente em sua superfície; d) se a soma das cargas é positiva, elas se distribuem uniformemente em sua superfície; e) o condutor poderá estar neutro ou eletrizado e, neste caso, as cargas em excesso distribuem-se pela sua superfície.

5 – (PUC) Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais: a) iguais, iguais e iguais; b) iguais, iguais e contrários; c) contrários, contrários e iguais; d) contrários, iguais e iguais; e) contrários, iguais e contrários.

6 – (Direito.C.L. -96) Quando um bastão eletricamente carregado atrai uma bolinha condutora A, mas repele uma bolinha condutora B, conclui-se que:a) A bolinha B não está carregada. b) Ambas as bolinhas estão carregadas igualmente. c) Ambas as bolinhas podem estar carregadas d) A bolinha B deve estar carregada positivamente e) A bolinha A pode não estar carregada.

7 – (PUC RS 98) Quando aproximamos, sem encostar, um corpo eletrizado de um corpo neutro, podemos verificar que o corpo neutroa) se eletriza com carga de sinal contrário a do eletrizado. b) se eletriza com carga de mesmo sinal que a do eletrizado. c) permanece neutro. d) é repelido pelo eletrizado. e) não é atraído e nem repelido pelo eletrizado.

8 – 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 são carregadas positivamente.b) P e R são carregadas negativamentec) P repele R.d) Q e R têm cargas de sinais diferentes.e) P e R têm cargas de sinais diferentes.

9 – (UFJF 99) Três esferas metálicas neutras, eletricamente isoladas do ambiente, estão encostadas umas nas outras com seus centros alinhados. Carrega-se um dos extremos de um bastão de vidro positivamente. Este extremo carregado é aproximado a uma das esferas ao longo da linha formada por seus centros (veja a figura abaixo para uma ilustração). Mantendo o bastão próximo, mas sem que ele toque nas esferas, estas são afastadas umas das outras, sem que se lhes toque, continuando ao longo da mesma linha que formavam enquanto estavam juntas. Podemos afirmar que após afastar-se o bastão, as esferas ficam:

a) duas delas com carga positiva e uma com carga negativa; b) duas delas neutras e uma com carga positiva; c) uma neutra, uma com carga positiva e uma com carga negativa; d) duas neutras e uma com carga negativa.

Eletriidade 1

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