ELETROSTÁTICA

ELETROSTÁTICA

1. CARGA ELÉTRICA

   • Propriedade das partículas elementares que compõem o átomo, a estrutura do átomo é composta pelo núcleo e pela eletrosfera, que fica no entorno do núcleo.
     • No núcleo: Prótons (+) Nêutrons (o)
     • Princípio da atração e repulsão das cargas elétricas: cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se, e cargas de sinais contrários atraem-se.
       • Valores da massa e quantificação da carga elétrica de cada uma das partículas elementares:
         • Átomo eletricamente neutro: apresenta a mesma quantidade de prótons e elétrons; Eletricamente positivo: significa que houve uma perda de elétrons; Eletricamente negativo: houve um ganho de elétrons.
           • Matematicamente a carga elétrica de um corpo é determinada pela expressão:
             • Onde “n” é o número de partícula em excesso e “e” é o valor da carga elétrica elementar.
               • Os materiais isolantes são compostos por átomos onde os elétrons encontram-se fortemente ligados ao núcleo, já os materiais condutores, é o contrário, os elétrons estão fracamente ligados ao núcleo, que são os elétrons livres.
     • Na eletrosfera: Elétrons (-)

2. PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO

   • 2º princípio da eletrostática: Conservação da Carga Elétrica Em um sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas elétricas é sempre constante. De acordo com esse princípio:
   • Para que um corpo, inicialmente neutro, fique eletricamente carregado, ele precisa passar por um processo de eletrização, que pode ocorrer de três formas:
     • Eletrização por atrito: quando dois corpos neutros e feitos de diferentes materiais são atritados entre si, um deles ganha elétrons (adquire carga negativa) e o outro perde elétrons (adquire carga positiva). Nesse tipo de eletrização, os dois corpos ficam com carga de módulo igual, mas de sinais opostos.
     • Eletrização por contato: ocorre quando dois corpos condutores, estando um deles eletrizado, são colocados em contato e a carga elétrica é redistribuída entre os dois, estabelecendo equilíbrio eletrostático. Ao fim desse processo, os dois corpos ficam com a mesma carga.
       • Para corpos idênticos, define-se matematicamente que:
     • Eletrização por indução: esse processo de eletrização ocorre em três etapas: inicialmente se aproxima um corpo eletrizado de um corpo neutro, fazendo com que neste haja a separação de cargas; em seguida, conecta-se um condutor ao corpo neutro, ligando-o a terra, fazendo com que uma parte do condutor seja neutralizada; por fim, desconecta-se o corpo da terra e ele fica eletrizado com mesma carga, porém com sinal oposto às cargas do corpo usado para induzir a separação de cargas.

3. LEI DE COULOIMB

   • As cargas elétricas atraem-se ou repelem-se com uma força diretamente proporcional ao produto dos módulos de suas cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os seus centros.
     • Matematicamente:
       • F — força eletrostática (N)
         • K — constante dielétrica do vácuo (N.m²/C²)
           • |q1| — carga elétrica (C)
             • |q2|— carga elétrica de prova (C)
               • d — distância entre as cargas (m)

4. CAMPO ELÉTRICO

   • É uma grandeza física vetorial usada para definir a força elétrica que uma carga é capaz de produzir em outras cargas elétricas de prova e de módulo unitário em função de suas distâncias.
     • Toda carga elétrica é capaz de influenciar o meio ao redor através do seu campo elétrico. Quando uma carga elétrica é colocada em uma região próxima de outra carga, seus campos elétricos se somam vetorialmente.
       • Em cada ponto do espaço ao seu redor, as cargas produzem diferentes módulos, direções e sentidos de campo elétrico. Observe a figura a seguir, que ilustra o campo elétrico em alguns pontos em torno de cargas elétricas positivas e negativas:
   • Fórmulas do campo elétrico
     • Podemos calcular o campo elétrico produzido no vácuo por uma carga pontual com a seguinte equação:
       • Na equação acima, k0 é a constante eletrostática do vácuo (k0 = 8,99.109 N.m²/C²), Q é a carga geradora de campo elétrico, em Coulomb, e d é a distância do ponto em que se observa o campo elétrico até a carga elétrica.
       • O campo elétrico também pode ser escrito em termos da força elétrica sobre o módulo da carga de prova:
   • Linhas de força
     • Para visualizar o campo elétrico, utiliza-se um artifício denominado linhas de força. As linhas de força são uma construção geométrica que permite entender a direção e o sentido do campo elétrico mais facilmente. Elas são construídas de forma que o campo elétrico é sempre tangente às linhas.
       • As linhas de força do campo elétrico de duas cargas de sinais iguais estão representadas no esquema abaixo:
     • As linhas de força do campo elétrico produzidas por duas cargas de sinais diferentes estão esquematizadas a seguir:

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