Eletrostatica

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Eletrostática
O que: cargas em repouso → corpos eletricamente positivos (ganham elétron) e negativos
(perdem).
Sinais das cargas: mesmo sinal: cargas se repelem; sinais diferentes: cargas de atraem.
Carga elementar (e): valor absoluto da carga de um elétron → 1,6.10-19C → Q = n.e
Átomo eletricamente neutro: quantidades iguais de carga negativa e positiva.
Obs.: retirar partículas elementares = retirar elétrons, pois só eles se movem.
Repulsão: corpos com cargas de mesmo sinal.
Atração: corpos com cargas opostas ou corpo neutro próximo a um corpo carregado, pois o
neutro vai se polarizar.
Processos de eletrização: eletrizar um corpo significa tornar o número de elétrons
diferente do de prótons, ou seja, o corpo passa a ter carga resultante → eletrização por
atrito
Corpo eletrizado: excesso ou falta de elétrons → a quantidade de elétrons em falta ou
excesso caracteriza a quantidade carga elétrica.
Condutores de eletricidade: meios materiais nos quais há facilidade de movimento de
cargas elétricas → metais possuem elétrons livres (fracamente ligados ao núcleo); quando
um condutor é eletrizado, as cargas elétricas em excesso distribuem-se pela sua superfície
externa, já que as cargas têm o mesmo sinal e repelem-se mutuamente.
Isolantes de eletricidade: meios materiais nos quais não há facilidade de movimento de
cargas elétricas → quando eletrizado, as cargas elétricas em excesso permanecem na
região em que foram desenvolvidas.
Terra: ao ligar um condutor eletrizado a ela, ele se descarrega → condutor com carga
negativa: excesso de elétrons vai do condutor até a terra; com carga positiva: elétrons são
atraídos da terra para o condutor.
Eletrização por atrito: corpos isolantes, com nível de eletroafinidade diferente; inicio: os
corpos estão neutros; atrito: troca de carga entre eles; final: corpos carregados com a
mesma quantidade, mas com sinais opostos.
Obs.: ar seco é isolante elétrico e facilita processos de eletrização por atrito.
Eletrização por contato: corpos condutores; início: pelo menos um deles deve estar
carregado; contato: distribuição das cargas entre os corpos, proporcional ao tamanho de
cada um; final: corpos carregados com cargas de mesmo sinal. Obs.: a soma total das
cargas se conservará durante o processo.
Eletrização por indução: corpos condutores; início: um carregado (indutor) e o outro neutro
(induzido); a aproximação dos corpos sem contato vai polarizar o induzido; aterramento do
induzido (eliminação de um tipo de carga (a mesma do outro corpo)); final: corpos
carregados com cargas de sinais opostos; é possível obter-se corpos eletrizados com
quantidades diferentes de cargas.
Obs.: só se pode desligar o fio ligado à terra quando as cargas pararem de passar por ele
(equilíbrio eletrostático) → afastar o indutor somente após desconectar o fio!
Polarização: distribuição de carga: metade do corpo com carga negativa e metade com
positiva → corpo continua neutro! Ex.: pelos do braço em direção da tv.
ATRITO CONTATO INDUÇÃO
Força elétrica: também chamada de Lei de Coulomb, expressa a força que
surge a distância entre duas cargas elétricas → fórmula parecida com a da
força gravitacional; k: constante eletrostática do meio em que estão as cargas
(vácuo (ar) = 9.109 Nm2/C2).
Direção e sentido da força: cargas iguais: ocorre repulsão elétrica; cargas
diferentes: atração.
Obs.: gráfico: a força elétrica varia com o inverso do quadrado da distância entre
as cargas.
Ionização: quanto mais longe for a órbita do elétron, mais fácil arrancar e,
consequentemente, menor a força elétrica.
Teoria do campo elétrico de Coulomb: uma carga elétrica (Q = geratriz) vai
deformar o espaço ao seu redor → E: intensidade do campo elétrico (medido em
N/C); K0: constante eletrostática no vácuo; |Q|: módulo da carga que gerou o
campo elétrico (geratriz); d: distância em metros entre o ponto observado e a
carga geradora. A direção e o sentido do campo criado pela carga geratriz
depende do sinal (convenção): geratriz +: produz campo de afastamento (vetor sai da
positiva), geratriz -: produz campo de aproximação (vetor chega na negativa)
Obs.: entre cargas de sinal diferente, a resultante do campo elétrico aponta sempre em
direção a outra carga. Com isso, surge a força de atração elétrica.
Obs.: entre cargas de sinal igual, a resultante do campo elétrico aponta na direção
oposta à posição das cargas, promovendo uma força elétrica de repulsão entre elas.
Carga de teste/prova: quando colocamos uma carga elétrica em um campo, ela vai
ficar sujeita a uma força elétrica → E: intensidade do campo elétrico (N/C), F: força
elétrica (N), |q|: módulo da carga de teste (C) → “q” positivo tem o mesmo sentido da Fe e
da E e o negativo o sentido oposto.
Obs.: cargas positivas sentem a força "junto" com o campo
elétrico e as negativas, contra.
Linhas de força: desenhos feitos para representar o
comportamento geral do campo → elas saem da carga
positiva e chegam à negativa → a intensidade do campo é
proporcional à da linha de força (proximidade e/ou
quantidade) → o vetor campo (comportamento local) é sempre tangente à uma linha de
força no mesmo sentido.
Campo elétrico uniforme: região onde o campo tem a mesma direção, mesmo sentido e a
mesma intensidade em todos os pontos; as linhas de força são paralelas e equidistantes; o
movimento de uma carga nesse campo será uniformemente variado.
“Tv de tubo”: os elétrons são acelerados e colidem com o tubo, logo, a energia cinética
vira energia luminosa.
Trabalho da força elétrica: considere uma carga elétrica “Q” (fixa) e outra “q” que vai se
mover devido à ação da força elétrica → trabalho será dado pela área do gráfico, positivo:
movimento da carga “q” é espontâneo, a força elétrica ajuda o deslocamento, a energia
potencial diminui; nulo: ocorre quando a distância inicial é igual à final, ou quando a força
elétrica for perpendicular ao deslocamento; negativo: movimento de “q” é forçado, força
elétrica atrapalha o movimento, energia potencial gravitacional aumenta.
Obs.: para o cálculo do trabalho, a distância usada é a inicial menos a final.
Energia potencial elétrica: quando d é ∞, a epot é igual a zero.
TRABALHO = Epotinicial - Epotfinal
Potencial elétrico (V): é a capacidade que a carga geratriz (Q) tem de entregar energia
para a carga de prova (q).
Obs.: quando d é ∞, V é zero.
Superfície equipotencial: superfície onde todos os pontos têm o mesmo valor do potencial
(como na circunferência de um círculo na qual Q está no centro) → trabalho será nulo.
Obs.: uma linha de força é sempre perpendicular a uma superfície equipotencial.
Condutor em equilíbrio eletrostático: ocorre quando não há movimento organizado de
cargas em um condutor, ou seja, quando não há corrente elétrica. Dois casos: condutor
neutro (como não há carga resultante (QR), não haverá movimento) e condutor carregado
→ as cargas em excesso sempre vão se localizar na superfície mais externa possível. Três
condições (devem ocorrer juntas): o potencial elétrico deve ser o mesmo em todos os
pontos do condutor (não pode haver ddp) (tanto internos quanto externos), o campo elétrico
dentro do condutor deve ser nulo (já que não há cargas elétricas em seu interior) e o campo
na superfície deve ser perpendicular em todos os pontos do condutor (se não for, haverá
movimento). Resumo: cargas em excesso vão sempre ficar na superfície mais externa
possível. Obs.: na fórmula de potencial elétrico, “d” é substituído por “r”.
Blindagem/proteção eletrostática: considere uma esfera de metal oca, ligada a terra (ddp
igual a zero) por um fio metálico → ddps se igualam e ficam todas iguais a zero → objeto
dentro da esfera passa a estar protegido de efeitos elétricos (blindado). Ex.: pessoa dentro
de um carro durante trovoada.
Túnel: como sua malha de ferro está ligada na terra, o potencial é igual em todos os pontos
→ ondas de rádio batem e ficam de fora → “Gaiola de Faraday”.
Obs.: corrente contínua o elétron anda, corrente alternada ele vibra (tomadas).