1. Carga Elétrica Apresentação

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Física III
Carga Elétrica
Prof. Jarbas André da Rosa
Introdução
Tales de Mileto, por volta de 600 a.c., 
descobriu que após esfregar um pedaço de 
âmbar com um tecido, o âmbar passa a 
atrair pequenos objetos (palha, plumas, etc.)
A palavra elétron vem do 
termo grego elektron, que 
significa âmbar.
Introdução
Os gregos também descobriram 
que algumas rochas que ocorrem 
na natureza, como a magnetita 
(Fe3O4), atraia pedaços de ferro.
A palavra magnético vem da cidade de Magnésia (Turquia), onde 
a magnetita foi encontrada.
Introdução
William Gilbert, em 1600, descobriu que a 
eletrificação não estava limitada apenas ao 
âmbar, sendo na verdade um fenômeno geral.
Introdução
Hans Christian Oersted, em 1820, descobriu 
que existe ligação entre a eletricidade e o 
magnetismo. Tal descoberta foi feita através 
de um experimento.
Quando uma corrente elétrica atravessa um 
fio condutor, a agulha magnética de uma 
bússola que está próxima ao fio é defletida.
Introdução
Os estudos sobre eletricidade e sobre magnetismo inicialmente 
se desenvolveram de forma separada. Contudo, posteriormente 
foram unificados em uma área de estudo da Física chamada de 
eletromagnetismo.
Fenômenos Elétricos
+ =
Fenômenos Magnéticos
Eletromagnetismo
Introdução
Michael Faraday foi um experimentalista 
muito talentoso, que teve grande importância 
no estudo do eletromagnetismo.
Em 1835, ele mostrou que 
quando um fio condutor se move 
próximo a um ímã (ou quando um 
imã se move próximo a um fio 
condutor), uma corrente elétrica 
aparece no fio. 
Introdução
James Clerk Maxwell, em meados do século 
XIX, expressou de forma matemática as 
ideias de Faraday. Assim, ele deu ao 
eletromagnetismo uma base teórica sólida.
Heinrich Hertz, por volta de 1888, comprovou 
as previsões de Maxwell através de produção 
de ondas eletromagnéticas em laboratório.
Carga Elétrica
Todos os objetos que estão a nossa volta possuem um número 
muito grande de cargas elétricas fundamentais, podendo estas 
ser positivas ou negativas.
característica intrínseca das 
partículas fundamentais
carga elétrica
Carga Elétrica
Exemplos de manifestações das cargas elétricas:
Eletricidade estática Relâmpago
Carga Elétrica
Benjamin Franklin (1706 – 1790) 
escolheu de forma arbitrária as 
classificações e os sinais “positivo 
e “negativo” das cargas elétricas.
Dependendo do número de cargas positivas e de cargas 
negativas presentes em um objeto, o mesmo pode estar 
eletricamente neutro ou carregado (eletrizado).
Carga Elétrica
objeto eletricamente neutro (carga resultante igual a zero)
cargas positivas = cargas negativas
objeto carregado eletricamente (carga resultante diferente de zero)
cargas positivas  cargas negativas
Carga Elétrica
As cargas elétricas interagem umas com as outras, sendo que 
essa interação se manifesta através de forças elétricas 
(eletrostáticas).
“Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de 
sinais contrários se atraem.”
Carga Elétrica
Exemplos de aplicações da interação entre as cargas elétricas:
Pintura eletrostática Fotocópia
Carga Elétrica
Unidade da carga elétrica no SI: C (coulomb)
Um coulomb (1 C) é a quantidade de carga que é transferida 
através da seção transversal de um condutor, em um segundo, 
quando a corrente no condutor é de um ampère.
Condutores e Isolantes
As propriedades dos condutores e dos isolantes são resultado 
da estrutura e da natureza elétrica dos átomos que os 
compõem.
materiais onde as cargas elétricas 
podem se mover com certa liberdade 
(metais, corpo humano)
condutores
materiais onde as cargas elétricas 
não podem se mover com liberdade 
(vidro, plásticos)
isolantes
Condutores e Isolantes
As cargas de um próton e de um elétron possuem a mesma 
intensidade, mas sinais contrários.








 neutros nteeletricame nêutrons
ntenegativame carregados elétrons
ntepositivame carregados prótons
 átomo
Átomos que estão eletricamente neutros possuem a mesma 
quantidade de prótons e de elétrons.
Condutores e Isolantes
materiais intermediários entre os 
condutores e os isolantes (germânio, 
silício)
semicondutores
materiais que não apresentam 
nenhuma resistência ao movimento 
das cargas elétricas em seu interior
supercondutores
Condutores e Isolantes
Quando um objeto está ligado a Terra através de um material 
condutor, é dito que este objeto está aterrado. Objetos que 
estão aterrados não conseguem permanecer carregados 
eletricamente.
Quando cargas elétricas se movem através de um material, é 
dito que uma corrente elétrica existe neste material.
Lei de Coulomb
Charles Augustin de Coulomb, em 1785, 
estabeleceu a lei de que rege a interação 
entre cargas elétricas (lei de Coulomb), 
utilizando uma balança de torção
Lei de Coulomb
2
21
r
qq
kF =
ou
2
21
04
1
r
qq
F

=
Lei de Coulomb
04
1

=k
0
A direção da força eletrostática, que atua entre cargas pontuais 
em repouso, é dada pela linha que une as cargas. Já o sentido 
dessa força depende dos sinais das cargas que estão 
interagindo.
constante eletrostática (8,99 × 109 N.m2/C2)k 
constante de permissividade do vácuo 
(8,85 × 10-12 C2/N.m2)
Lei de Coulomb
A força eletrostática obedece ao princípio da superposição.
(princípio da superposição)
nR FFFFF 11413121 ...

=
Se existirem n partículas carregadas, elas interagem aos pares 
de forma independente, e a força sobre qualquer uma delas é o 
resultado da soma vetorial de todas as forças que atuam sobre 
ela.
Lei de Coulomb
Teoremas para Cascas esféricas:
“Uma casca esférica uniformemente carregada atrai ou 
repele uma partícula carregada que está fora dela, como se 
toda a carga da casca estivesse concentrada no seu centro.”
“Uma partícula carregada, localizada no interior de uma 
casca esférica uniformemente carregada, não está sujeita a 
nenhuma força eletrostática resultante devido à casca.”
Quando uma casca esférica, feita de um material condutor, está 
carregada eletricamente, o excesso de carga elétrica se 
distribui uniformemente sobre a superfície externa da casca. 
Quantização e conservação da carga elétrica
A carga elétrica total de qualquer objeto somente pode ser um 
múltiplo inteiro de uma certa carga elementar, ou seja, a carga 
elétrica é quantizada.
... 3, 2, 1, com == nneq
carga elementar (1,60 × 10-19 C)e 
Quantização e conservação da carga elétrica
A carga elétrica total (soma algébrica) de qualquer sistema 
isolado não varia, ou seja, a carga elétrica obedece a uma lei 
de conservação.





=
-=
=
 0nêutron do carga
 elétron do carga
 próton do carga
 átomo e
e
Fontes das figuras
Figura 1 - Tales de Mileto:
http://www.fisica.net/alunos/2002/nandinha21/Tales%20de%20Mileto.jpg
Figura 2 - Âmbar:
http://4.bp.blogspot.com/-8XMIO0buoAY/T9p6IkDIneI/AAAAAAAAABs/X_vMZaAeA6s/s1600/Ambar.jpg
Figura 3 - Magnetita:
https://mamispoint.files.wordpress.com/2014/10/magnetiita.jpg
Figura 4 - William Gilbert:
http://en.wikipedia.org/wiki/William_Gilbert_(astronomer)#mediaviewer/File:William_Gilbert_45626i.jpg
Figura 5 - Hans Christian Oersted:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/%C3%98rsted.jpg/200px-%C3%98rsted.jpg
Figura 6 - Experimento de Oersted:
https://c2.staticflickr.com/4/3646/3574198981_1d5e0a58f1.jpg
Figura 7 - Michael Faraday:
http://www.studyhelpline.net/Biography/images/Michael-Faraday--Photo.jpgFigura 8 - Experimento de Faraday:
http://s2.glbimg.com/xZZLmeEzkXOYi1I92U8q_qPd8gM=/0x0:1999x1157/620x359/s.glbimg.com/po/ek/f/original/2013/
09/05/eletromagnetismo_1.jpg
Fontes das figuras
Figura 9 - James Clerk Maxwell:
http://static.guim.co.uk/sys-images/Guardian/Pix/pictures/2013/5/9/1368102346975/Portrait-of-James-Clerk-M-005.jpg
Figura 10 - Heinrich Hertz:
http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTKtMk7lW9W1J0IilYlQ2Y9ARW0HVx3PsWcsYnHmfTSVc80xuF1UQ
Figura 11 - Eletricidade Estática:
http://2.bp.blogspot.com/-
FUg9MCcMY2c/U_Ubv2e7VjI/AAAAAAAABAU/pCN7PN0ossc/s1600/Eletricidade_Est%C3%A1tica.jpg
Figura 12 - Relâmpago:
http://resumodanet.com/wordpress/wp-content/uploads/2013/07/Fotos-de-rel%C3%A2mpagos-tiradas-na-hora-certa-1.jpg
Figura 13 - Benjamin Franklin:
http://www.dumblittleman.com/wp-content/uploads/2014/04/1-50.jpg
Figura 14 - Atração e repulsão de cargas elétricas:
Produzida pelo autor.
Figura 15 - Pintura eletrostática:
http://www.aeropo.com.br/clientes/aeropo/content/img/pintura-eletrostatica-joinville001.jpg?1393937028098
Fontes das figuras
Figura 16 - Fotocópia:
http://img.genbetadev.com/2012/08/fotocopiadora.png
Figura 17 - Charles Augustin de Coulomb:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/42/Coulomb.jpg/200px-Coulomb.jpg
Figura 18 - Balança de torção:
http://4.bp.blogspot.com/_smk9NQ0jJFw/Sa36PNAgGgI/AAAAAAAAABM/lOVT3nukJVo/s320/eletr_balanca_torcao.png
Figura 19 - Lei de Coulomb:
Próprio autor
Referências
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: 
Eletromagnetismo. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. v. 3.
KELLER, Frederick J.; GETTYS, W. Edward; SKOVE, Malcolm J. Física. São 
Paulo: Makron Books, 1999. v. 2.
MÁXIMO, Antônio; ALVARENGA, Beatriz. Curso de Física. 6. ed. São Paulo: 
Scipione, 2005. v. 3.
TIPLER, Paul A. Física para cientistas e engenheiros. 4. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2000. v. 2.