Eletrostática: Cargas e Forças

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Eletrostática é a área da eletricidade que lida com as cargas elétricas sem movimento, ou seja, em estado de repouso.
Ela investiga as propriedades das cargas elétricas, seus efeitos e interações estáticas, ou seja, paradas.
A eletrostática abrange uma variedade de fenômenos, como a atração e repulsão entre cargas, os campos elétricos ao redor, as forças elétricas em objetos carregados e a influência de condutores e isolantes na distribuição de cargas.
Carga Elétrica
As cargas elétricas são o resultado da atração ou repulsão das cargas. Cargas semelhantes se repulsam, enquanto as contrárias se atraem.
Elas são medidas em coulomb e a menor dessas cargas encontrada na natureza é a carga elementar (e = 1,6 .10-19 C).
A fórmula da carga elétrica é:
Q = n.e
Onde,
Q = carga elétrica
n = quantidade de elétrons
e = carga elementar
Força eletrostática
Força eletrostática é a força de interação eletrostática entre duas cargas elétricas através da atração e da repulsão.
Ela é calculada pela Lei de Coulomb, expressa pela seguinte fórmula:
Onde,
k = constante eletrostática
q1 e q2 = cargas elétricas
r = distância entre as cargas
A constante eletrostática, também conhecida como constante de Coulomb, é influenciada pelo meio onde as cargas elétricas se encontram. Assim, a constante eletrostática influencia o valor da força.
Geralmente no vácuo, o seu valor é 9.109 N.m2 /C2, mas ela pode aparecer em outros meios, por exemplo:
· Água 1,1.108 N.m2 /C2
· Benzeno 2,3.109 N.m2 /C2
· Petróleo 3,6.109 N.m2 /C2
Energia eletrostática
Energia eletrostática ou energia potencial elétrica é a energia produzida pelo excesso de cargas elétricas em atrito. Ela é medida pela seguinte fórmula:
Onde,
k = constante eletrostática
Q = carga fonte
q = carga de prova ou teste
d = distância entre cargas
Veja também: Energia Potencial
Campo Elétrico
Campo elétrico é o local onde as cargas elétricas se concentram, cuja intensidade é medida através da fórmula:
Onde,
E = campo elétrico
F = força elétrica
q = carga elétrica
Veja também: Exercícios de Campo Elétrico
Potencial Elétrico
Onde:
V = Potencial elétrico
Ep = energia potencial
Q = Carga elétrica
Veja também: Potencial Elétrico
Diferença de Potencial
U = vb - va
Onde,
U = diferença de potencial
va = potencial elétrico em a
vb = potencial elétrico em b
Saiba mais:
· Potência Elétrica
· Processos de Eletrização
· Corrente Elétrica
· Eletrostática: Exercícios
Eletrostática vs Eletrodinâmica
Enquanto a Eletrostática estuda as cargas elétricas sem movimento, a Eletrodinâmica estuda as cargas em movimento.
Eletrostática e Eletrodinâmica são, portanto, áreas de estudo da física que se dedicam a diferentes aspectos da eletricidade.
Além dessas áreas, há também o Eletromagnetismo, que estuda a capacidade da eletricidade em atrair e reprimir polos.
Veja:
· Eletrodinâmica
· Eletricidade
· Eletromagnetismo
Blindagem Eletrostática
A blindagem eletrostática torna o campo elétrico nulo. Isso acontece em decorrência da distribuição de cargas elétricas em excesso num condutor. As cargas de mesmo sinal tem a tendência de se afastar até que atingem o repouso.
Foi o que Michael Faraday provou com a Gaiola de Faraday. Nesse experimento, o químico sentou-se numa gaiola submetida à descarga elétrica e saiu dela sem que nada acontecesse com ele.
Leia também sobre:
· Lei de Faraday
· Constante de Faraday
Veja também: Fórmulas de Física
Exercícios de eletrostática resolvidos
Exercício 1
(UDESC-2013) Duas esferas idênticas, A e B, feitas de material condutor, apresentam as cargas +3e e -5e, e são colocadas em contato. Após o equilíbrio, a esfera A é colocada em contato com outra esfera idêntica C, a qual possui carga elétrica de +3e. Assinale a alternativa que contém o valor da carga elétrica final da esfera A.
a) +2e
b) -1e
c) +1e
d) -2e
e) 0e
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Veja também: Carga Elétrica: Exercícios
Exercício 2
(UFRR-2016) Um plano retangular de área A, no sistema internacional (SI), é carregado com carga elétrica +Q, distribuída uniformemente em toda a superfície. Qual será a densidade de carga elétrica dessa região?
a) Valor variável em unidades de coulomb/m
b) +Q/A coulomb/m2
c) +Q coulomb/m4
d) -Q coulomb/m5
e) 10 Q coulomb/m
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Veja também: Lei de Coulomb - Exercícios
Exercício 3
(UEL-2011) O caráter hidrofóbico do poliuretano está associado à força de repulsão eletrostática entre as moléculas do material e as moléculas de água, fenômeno físico que ocorre entre corpos com cargas elétricas de mesmo sinal. É correto afirmar que a força de repulsão eletrostática
a) tem sentido contrário à força de atração eletrostática entre corpos eletricamente neutros
b) é maior entre dois corpos com mesma carga elétrica +Q do que entre dois corpos com mesma carga elétrica -Q
c) será duas vezes maior se a distância entre os corpos carregados for reduzida à metade
d) aumenta com o quadrado da distância entre corpos eletricamente carregados
e) é diretamente proporcional à quantidade de carga para corpos eletricamente carregados
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Veja também: Força Elétrica
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Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.
Como citar?
Veja também
· Eletricidade
· Lei de Coulomb
· Eletrostática: Exercícios
· Processos de Eletrização
· Eletrodinâmica
· Carga Elétrica
· Campo elétrico: o que é, como calcular, força e potencial elétrico
· Potencial Elétrico
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· Lei de Lenz
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· Tabela Periódica
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· Perguntas e respostas de conhecimentos gerais
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