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ELETROSTÁTICA Eletrostática é a área da Física que abrange o estudo das cargas elétricas em repouso. Os fenômenos eletrostáticos estudados por essa área do conhecimento e surgem em decorrência da força de atração e repulsão que as cargas elétricas exercem umas sobre as outras. Nesta aula, falaremos sobre carga elétrica. CARGA ELÉTRICA • Carga elétrica é uma propriedade intrínseca (própria) das partículas fundamentais da matéria, como prótons e elétrons, assim como a massa. Corpos eletricamente neutros apresentam a mesma quantidade de cargas elétricas positivas e negativas. A unidade de carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades é o Coulomb (C). • (Pronuncia-se culombe) • Além disso, a carga elétrica é uma grandeza física quantizada, isto é, ela apresenta um valor mínimo, de forma que não é possível encontrar corpos eletrizados com um módulo de carga elétrica menor que esse valor, chamado de carga fundamental, geralmente denotado pela letra e. https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-carga-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades-si.htm • Os prótons e elétrons apresentam exatamente esse valor de carga elétrica, cerca de 1,6.10-19 C. Portanto, quando um corpo está eletricamente carregado, sua carga é um múltiplo inteiro da carga fundamental, uma vez que a eletrização ocorre a partir da adição ou remoção de elétrons, visto que os prótons encontram-se ligados no interior dos núcleos atômicos. • Obs: 1 μc = 10-6 fórmula: Q = ne Q – Módulo da carga elétrica (C – Coulombs) n – Número de elétrons em falta ou em excesso e – Carga fundamental (1,6.10-19 C) EXEMPLO 1 • (FMJ-SP) ( FACULDADE DE MEDICINA DE JUNDIAÍ) • O cobalto é um elemento químico muito utilizado na medicina, principalmente em radioterapia. Seu número atômico é 27 e cada elétron tem carga elétrica de 1,6 . 10–19 C. A carga elétrica total dos elétrons de um átomo de cobalto é, em valor absoluto e em C, igual a • a) 1,68 . 10–18. • b) 4,32 . 10–19. • c) 4,32 . 10–20. • d) 4,32 . 10–18. • e) 1,68 . 10–19. RESOLUÇÃO • O número de elétrons é igual ao número atômico do elemento. A carga elétrica é determinada a partir do produto do número de elétrons pelo valor da carga elementar. DIVISÃO COM POTÊNCIAS DE MESMA BASE • Para resolvermos esse exercício e outros com carga elétrica, precisamos rever divisão com potências de mesma base. Vejamos alguns exemplos: • REGRA: NA DIVISÃO DE POTÊNCIA DE MESMA BASE, REPETE-SE A BASE E SUBTRAEM –SE OS EXPOENTES. • 5 8 \ 5 3 → 5 8 – 3 • QUANDO UM DOS EXPOENTES É NEGATIVO: • 7-4 \ 73 → 7 -4-3 → 7-7 • 35 \ 3-4 → 7 5 – (-4) → 7 5 + 4 → 7 9 EXEMPLO 2 • (FGV) (FUNDAÇÃO GETÚLIO VARGAS) • Deseja-se eletrizar um objeto metálico, inicialmente neutro, pelos processos de eletrização conhecidos, e obter uma quantidade de carga negativa de 3,2 μC. Sabendo-se que a carga elementar vale 1,6 . 10–19 C, para se conseguir a eletrização desejada, será preciso • a) retirar do objeto 20 trilhões de prótons. • b) retirar do objeto 20 trilhões de elétrons. • c) acrescentar ao objeto 20 trilhões de elétrons. • d) acrescentar ao objeto cerca de 51 trilhões de elétrons. • e) retirar do objeto cerca de 51 trilhões de prótons. RESOLUÇÃO • 1 µc = Coulomb (C) = 10-6 • Q = n.e = n.e = Q = n = Q\ e • n = 3,2 *10-6 \ 1,6*10-19 • n = 2* 1013 OU 20 * 1012 • OU 20 000 000 000 000 • 20 TRILHÕES DE ELÉTRONS • ITEM C https://www.convertworld.com/pt/carga-electrica/coulomb.html EXERCÍCIO PROPOSTO • Determine a quantidade de elétrons que deve ser perdida por um corpo para que ele adquira uma carga positiva que corresponda a 2,56 . 10 – 10 C. • Dado: a carga elementar vale 1,6 . 10–19 C. • a) 1,20 . 10 9 • b) 2,60 . 10 9 • c) 5,50 . 10 9 • d) 1,60 . 10 9 • e) 2,56 . 10 9 RESPOSTA EXERCÍCIO PROPOSTO • Suponha que a carga elétrica referente a um raio seja de 25 C. Determine a quantidade de elétrons que compõem essa descarga elétrica em termos de 10 20 partículas. • A carga elementar vale 1,6 . 10–19 C. • a) 1,56 • b) 1,38 • c) 2,56 • d) 3,32 • e) 1,16 RESPOSTA Q = n.e n = Q \ e n= 25 \ 1,6.10-19 n = 15,625 * 1019 n = 1,5625 * 1020 ELÉTRONS