Eletrostática

Eletrostática

1. Partículas do átomo

   • Presentes nos átomos
   • Protons
     • Encontra-se no Núcleo,  Está sujeito à força nuclear forte, Mesma massa de um nêutron Possui carga elementar "Positiva"
     • QUARKS -Formado por partículas ainda mais elementares: os quarks -dois quarks UP e um DOWN
   • Eletrons
     • Encontra-se na eletrosfera Massa quase 2x menor que a do nêutron Sujeito à força nuclear fraca Possui carga elementar "Negativa"
   • Neutrons
     • Encontra-se no núcleo sujeito à força nuclear forte Mesma massa de um próton Desprovido de carga
     • QUARKS -Formado por partículas ainda mais elementares: os quarks -dois quarks DOWN e um UP

2. Carga Eletrica

   • PARTÍCULAS -Propriedade característica dos Prótons e dos elétrons -Por convenção, consideramos as cargas dos prótons como positivas e as dos elétrons como negativas, porém elas tem o mesmo modulo
   • CORPOS -Corpos podem ter tal característica, caso a quantidade de protons não seja igual à de elétrons -As cargas de prótons e elétrons se anulam, fazendo o corpo não exibir as características da carga
   • Carga elementar
     • Valor: 1,6*10^(-19) Valor absoluto das cargas de nêutrons e prótons -"Pacotes" em que vem a carga -Menor carga que podemos encontrar na natureza-Todas as outras cargas são múltiplas desta
   • Unidade de medida: Coulumb(C)
     • Quantidade de carga elétrica que atravessa em um segundo a seção transversal de um condutor percorrido por uma corrente contínua de intensidade igual a um Ampére
   • "Carga puntiforme"
     • Corpo de determinada carga elétrica e de massa desprezível
   • Quantizada - Vem em multiplos de uma "quantidade"
     • Já que a carga é característica de partículas e um corpo recebe e perde números inteiros da carga das partículas (A carga elementar) , quando as perde ou as ganha
   • Q=n*e
     • Carga de um corpo n= número de partículas excedentes e= carga elementar da partícula (- para elétrons, + para prótons)

3. Características de corpos

   • Neutro
     • Quantidade de prótons e elétrons iguais, corpo não apresenta carga pois elas se anulam
   • Eletrizado
     • Quantidades diferentes de prótons e elétrons, corpo apresenta a carga da partícula em maior quantidade
     • Negativamente: Mais elétrons Positivamente: Mais prótons
   • Condutores
     • Portadores de cargas elétricas (partículas com cargas, átomos eletrizados,) têm grande liberdade de movimentação.
     • -Carga proveniente da eletrização busca equilibrar-se, distribuindo-se pela superfície externa igualmente -por ação da repulsão das cargas de mesmo sinal
     • Significa dizer: Bom condutor
     • Primeira espécie
       • Portadores são elétrons livres (aqueles que tem mais liberdade de movimentação por estarem mais distantes do núcleo)
     • Segunda espécie
       • Portadores de cargas: Íons negativos ou positivos (átomos que têm números diferentes de prótons e elétrons)
     • Terceira espécie
       • Portadores de carga: Podem ser íons positivos, íons negativos e elétrons livres.
   • Isolantes
     • Menor liberdade de movimentação de portadores cargas elétricas
     • Cargas em excesso se mantém no local onde se deu a eletrização
     • Significa dizer: Bom isolante

4. Eletrização

   • Ato de tornar diferentes as quantidades de prótons e elétrons em um corpo -Tornar eletrizado 
   • No geral, feito através do fornecimento ou extração de elétrons, já que é necessário muita energia para mover partículas no núcleo
   • Atrito
     • Atritando dois corpos neutros, um fornece elétrons ao outro, um os recebe enquanto o outro os perde - Um corpo fica eletrizado positivamente(pois perdeu elétrons) -O outro fica eletrizado negativamente (pois ganhou elétrons)
     • (OBS: um recebe a mesma quantidade de elétrons que o outro perde)
     • Série triboelétrica
       • Lista de materiais ordenados a partir da tendencia a ganhar ou perder eletrons com relação uns aos outros - na eletrização por atrito
       • Organizada do que mais tende a ser ser positivo (perder elétrons) ao que mais tende a ser negativo (ganhar elétrons)
   • Contato
     • A carga se redistribui sobre a superfície total dos dois corpos, ao pôr em contato dois ou mais corpos condutores
     • O resultado de cargas em cada corpo após a separação depende da massa e dimensão de cada corpo Corpos iguais resultam em cargas iguais
     • Condutores eletrizados em contato com a terra se neutralizam A carga resultante é de mesmo sinal que a inicial A soma das cargas não se altera
   • Indução
     • Ao aproximar um corpo eletrizado de um neutro, seus elétrons se redistribuem nesse corpo por ação das forças elétricas de atração ou repulsão
     • Para eletrizar o corpo induzido: 1. Aproximar o indutor (condutor eletrizado) do induzido (condutor neutro) 2. Na presença do indutor, ligar o induzido à terra. (O que irá atrair elétrons da terra ou empurrá-los para a terra) 3. Desligar o induzido da terra.(O que impede que os elétrons atraídos escapem e que os elétrons expulsos retornem) 4. Afastar o indutor do induzido.
     • O resultado no corpo induzido é uma carga oposta à do indutor

5. Princípios

   • Conservação das cargas
     • A soma algébrica das cargas elétricas em um sistema eletricamente isolado (que não perde nem ganha partículas eletricas) é constante 
     • Não havendo alteração na quantidade de partículas de cada tipo, a carga total de um sistema permanece constante
     • Isso é porque as cargas são inerentes às partículas e não podem ser alteradas nessas, logo se não há perda ou ganho de partículas, não há alteração na carga
   • Atração e repulsão
     • Corpos carregados interagem entre si de determinadas maneiras, exercendo forças um sobre o outro, que podem ser de atração ou de repulsão
     • Atração
       • -Ocorre entre corpos de cargas diferentes -Pode ocorrer entre: um positivo e um negativo, um positivo e um neutro, um negativo e um neutro
     • Repulsão
       • -Ocorre entre corpos de cargas elétricas do mesmo tipo -Pode ocorrer entre: negativo e negativo, positivo e positivo

6. Lei de Coulumb

   • Lei matemática que rege as interações entre as partículas eletrizadas Fe= K*|Q*q|                          (d²) Fe=Força elétrica Q e q = Cargas d=distância entre as cargas K= Constante eletrostática
   • As forças de interação entre duas partículas eletrizadas possuem intensidades iguais e são sempre dirigidas segundo o segmento de reta que as une. Suas intensidades são diretamente proporcionais ao módulo do produto das cargas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância entre as partículas.
   • Constante eletrostática(K)
     • Constante eletrostática(K): K=1/(4π*e)  e= permissividade absoluta do meio onde as cargas estão No vácuo: k=9*10^9  Nm²C^(-2)
     • Permissividade relativa: Perm. do meio / perm. do vácuo

7. Campo elétrico

   • Propriedade física estabelecida nos pontos do espaço sob influência de uma carga elétrica. Área onde essa vai atuar.
   • Área de atuação do campo elétrico 
   • Vetor
     • Vetor (representativo) que descreve o campo elétrico Força sentida por cada unidade de carga em um ponto no espaço
     • Sentido, por convenção social, igual a direção da força sentida por uma carga positiva 
     • Por definição o vetor campo elétrico é a quantidade de força exercida sobre cada Coulomb, ou outra unidade de carga Força sobre 1C
     • Direção igual a reta entre o ponto no espaço e a carga fonte
     • E=Fe/q
       • E = intensidade do vetor campo elétrico sobre uma carga q - Em N/C (força atuante por unidade de carga) Fe = Força elétrica - em N q = carga de teste - em C Vetor tem mesma direção que Fe Mesmo sentido se q for positiva Sentido oposto se q for negativa
     • E= k|Q|/d²
       • E = Intensidade do vetor em um ponto P k = contrante eletrostática Q = Carga fonte d = distância entre o ponto P e a carga Q - em metros
     • Vetor resultante é dado pela soma vetorial dos vetores campo elétrico atuantes naquele ponto
     • Corresponde ao que acontece com cargas positivas de 1C no ponto
       • Sentido, por convenção social, igual a direção da força sentida por uma carga positiva 
       • 1C, por definição o vetor campo elétrico é a quantidade de força exercida sobre cada Coulomb, ou outra unidade de carga
       • Direção igual a reta entre o ponto e a carga
     • Sentido igual a atuação de forças sobre cargas positivas
   • Comportamento
     • em cargas fonte negativas o campo elétrico se aproxima Em cargas fonte positivas o campo se afasta Independentemente da carga
   • Linhas de força
     • Forma geométrica com a finalidade de indicar a presença de um campo elétrico em certas regiões doo espaço
     • Linha que tangencia, em cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado a esse ponto Só pode haver uma linha por ponto
     • Forma geométrica de representação
     • Sentido do vetor
       • São representadas no mesmo sentido de vetores. Afastando-se de cargas positivas Aproximando-se de cargas negativas
     • Partem de cada ponto da carga
       • Radiais para partículas pontuais
     • Mais de uma partícula
       • Simétrico para partículas iguais Linhas que saem de uma e que entram em outra que se sobrepõem, se tornam uma só
       • Linhas de força nunca se cruzam
       • Mais densas próximo à carga
       • O vetor campo elétrico é tangencial à linha de força 
     • Número proporcional à carga
     • Densidade
       • A intensidade do campo elétrico é maior na região de maior densidade de linhas de força e menor na região de menor densidade de linhas de força.
     • Simétrica entre cargas de igual intensidade
     • Linhas de força correspondentes
       • Linhas que provém de cargas diferentes, mas que correspondem entre si Se "cruzam", formando uma só
     • Nunca se cruzam
       • Apesar de se juntarem e interferirem umas nas outras, as linhas nunca se cruzam em um ponto
       • se isso acontecesse teríamos dois vetores campo elétrico definidos em um mesmo ponto, cada um tangenciando uma das linhas de força.
   • Potencial eletrostático
     • Outra maneira de descrever o Campo elétrico existente numa região do espaço Grandeza escalar
     • Energia Potencial Eletrostática
       • Energia acumulada que pode se tornar energia cinética
       • Ep=k*Q*q/d
         • Ep= Energia potencial elétrica k=Constante eletrostática Q = Carga fonte q=Carga de teste
     • V=Ep/q
       • Potencial é, por definição a quantidade de energia para cada unidade de carga atribuida num ponto do espaço
       • Energia para cada unidade de carga é o potencial
       • Joules/Coulomb
     • V=K*Q/d

8. Força elétrica

   • Força, de atração ou repulsão,  que uma carga exerce sobre a outra sobre a outra
   • K*|Q*q| (d²)
     • Força elétrica - em Coulomb K= contrante eletrostática Q = Carga fonte - em Coulomb q= carga de teste - em Coulomb d= distância - em metros