Eletroestática: Carga, Força e Potencial

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[Física] 
Eletroestática 
 
Carga Elétrica 
 
Prótons (p+) - são partículas carregadas eletricamente 
com carga positiva. 
Elétrons (e-) - são partículas eletrizadas de carga negativa 
e massa desprezível. 
Nêutrons (n0) - são partículas de carga neutra 
Carga elementar (ℯ) – é a quantidade mínima de carga 
dos prótons e os elétrons. 
ℯ = 1,6. 10−19 
Um corpo com excesso de elétrons está eletrizado 
negativamente 
Um corpo com falta de elétrons, ou seja, excesso de 
prótons está eletrizado positivamente. 
Quantização da Carga Elétrica 
𝑄 = 𝑛 . ℯ 
Q – Carga elétrica (C) 
n – Diferença entre prótons e elétrons ou o número de 
elétrons em falta ou excesso em relação a um corpo 
neutro 
e – Carga elétrica elementar 
Processos de Eletrização 
Processos de troca de cargas elétricas entre dois ou 
mais corpos. 
A carga elétrica total do sistema é sempre conservada 
(Princípio de Conservação das Cargas Elétricas). 
𝑄1 + 𝑄2 = 𝑄1
′ + 𝑄2
′ 
Série Triboelétrica 
É a relação ordenada de substâncias em que, ao 
atritarmos duas delas, a que figura antes se eletriza 
positivamente e a que figura depois, negativamente. 
 
Processo de Eletrização por Atrito 
▪ Se dois corpos se encontram inicialmente 
neutros, após a fricção eles estarão eletrizados 
com cargas de sinais contrários. 
 
▪ Um corpo perderá elétrons e o outro ganhará 
elétrons 
▪ Os corpos terão cargas de mesmo módulo, 
mas com sinais contrários. 
Processo de Eletrização por Contato 
Acontece quando dois corpos condutores, estando um 
deles eletrizado e o outro neutro, através do contato 
entre eles. 
O corpo neutro adquire uma carga elétrica de mesmo 
sinal que a do corpo já inicialmente eletrizado. 
 
Processo de Eletrização por Indução 
É a separação das cargas de um corpo condutor 
provocada pela aproximação de um corpo eletrizado. 
Na eletrização por indução, o corpo induzido sempre 
se eletriza com carga de sinal contrário à do indutor. 
 
Atração e Repulsão 
 
Lei de Coulomb 
A forças de atração ou repulsão entre partículas 
carregadas são diretamente proporcionais às quantidades 
de carga destas e inversamente proporcionais ao 
quadrado da distância que as separa. 
𝐹 = 𝐸. 𝑞 
𝐹 = 𝑘.
|𝑞1 + 𝑞2|
𝑑2
 
F - Força Elétrica (N) 
k - Constante eletrostática (N. m²/C²) 
𝑘 = 9. 109 
d - Distância entre as cargas (m) 
q - Carga elétrica (C) 
A força elétrica é uma grandeza vetorial com as 
seguintes características: 
▪ a direção das forças é paralela à linha que une 
as cargas elétricas em questão 
▪ o sentido depende da natureza das cargas; se 
forem de sinais contrários, atraem-se; se os 
sinais forem iguais, repelem-se 
▪ a lei de Coulomb obedece à terceira lei de 
Newton, ou seja, são forças de mesma direção 
e intensidade. 
Campo Elétrico 
▪ Exerce a função de transmissor das interações 
entre as cargas elétricas, podendo ser de 
atração ou repulsão, de acordo com a carga que 
originou o campo. 
▪ Cargas puntiformes são corpos eletrizados que 
suas dimensões são desprezíveis. 
▪ É uma grandeza vetorial 
▪ A força elétrica e o vetor campo elétrico 
possuem mesma direção. 
▪ Só têm o mesmo sentido quando a carga 
puntiforme for positiva, e sentido contrário 
quando a carga puntiforme for negativa. 
Intensidade do campo elétrico 
𝐸 =
𝐹
|𝑞|
 
𝐸 = 𝑘.
|𝑞|
𝑑2
 
Linhas de Força 
 
 
 
 
Cargas positivas produzem campo com vetor 
divergente, e cargas negativas produzem campo com 
vetor convergente. 
 
Campo elétrico uniforme 
 
Trabalho 
𝜏 = 𝑞. (𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑉𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙) 
 
𝜏 = 𝑘.
𝑄. 𝑞
𝑑1
− 𝑘.
𝑄. 𝑞
𝑑2
 
τ – Trabalho da força elétrica 
q – Carga de prova 
Ko – Constante eletrostática 
Q – Carga fixa 
d – Distância 
𝜏 = 𝑞. 𝑈 
U – Variação de potencial 
Energia Potencial Elétrica 
𝐸𝑝𝑒𝑙 = 𝑘.
𝑄. 𝑞
𝑑
 
Como energia potencial elétrica não é uma grandeza 
vetorial, portanto a energia potencial elétrica de um 
sistema é a somatória de toda energia potencial elétrica 
de todas as cargas envolvidas. 
Potencial Elétrico 
É uma grandeza escalar, é associado a um ponto do 
campo elétrico e definido como a relação entre a energia 
potencial elétrica e o valor da carga. 
𝑉 = 𝑘.
𝑄
𝑑
 
V – Potencial elétrico (J/C ou V) 
k – Constante eletrostática (N.m2/C2) 
Q – Carga elétrica fonte (C) 
d – Distância das posições (m). 
𝑈 = 𝐸. 𝑑 
Potencial Elétrico em um sistema de várias cargas – 
Várias cargas geram potencial resultante, que é a soma 
algébrica, considerando-se o sinal, dos potenciais gerados 
por elas. 
Superfícies Equipotenciais 
São superfícies que apresentam o mesmo potencial 
elétrico V, uma característica importante é que o campo 
elétrico é perpendicular as superfícies equipotenciais. 
 
 
 
▪ Uma carga negativa solta numa região de campo 
elétrico E e potencial elétrico V, 
espontaneamente irá para um potencial elétrico 
maior V’. 
▪ Uma carga positiva solta numa região de campo 
elétrico E e potencial elétrico V, 
espontaneamente irá para um potencial elétrico 
menor V’. 
▪ Caso uma carga imersa numa região de campo 
elétrico E e potencial elétrico V, saia do ponto A 
e vá para um ponto B, sabendo que A e B estão 
sobre uma mesma superfície equipotencial 
elétrico, o trabalho da Fel é nulo. 
Eletroscópio de folhas 
É um aparelho usado para verificar se os objetos estão 
eletrizados. Ele é constituído de uma esfera metálica, uma 
haste condutora e duas folhas metálicas leves. 
 
Considere um eletroscópio neutro. Se você aproxima da 
esfera um bastão eletrizado negativamente, este vai 
repelir alguns elétrons da esfera, fazendo com que esses 
elétrons se desloquem para as folhas metálicas. 
Se o bastão estiver positivo, serão induzidas cargas 
positivas nas folhas, pois o bastão vai atrair elétrons para 
a esfera. Da mesma forma que antes, as folhas, agora 
positivas, vão se abrir devido à repulsão entre elas. 
Logo, se o eletroscópio estiver eletrizado, e soubermos 
o sinal de sua carga, é possível saber o sinal da carga do 
corpo indutor. 
Concluindo: 
1. Se o bastão e o eletroscópio têm cargas de mesmo 
sinal, a abertura das folhas aumenta. 
2. Se o bastão e o eletroscópio têm cargas de sinais 
opostos, as folhas diminuem a sua abertura. 
 
Ex. 6µC 
𝜇 = 10−6 
Ex. 7nC 
𝑛 = 10−9 
 
Ex. 1,5 mA 
𝑚 = 10−3𝐴