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Eletrostática Física – 3º Ano do Ensino Médio Prof. Robson Florentino robflorentino@gmail.com (22) 99900-9234 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Eletricidade... Breve histórico: Tales de Mileto – Atritou a pele de um animal com um pedaço de âmbar e percebeu que este passava a atrair pequenos objetos leves, como pedacinhos de palha, pequenas sementes e penas. Willian Gilbert – Médico da rainha Elizabeth I, rainha da Inglaterra, notou que além do âmbar outros materiais sofriam o mesmo fenômeno. (Vidro, enxofre e resinas). Otto Von Guericke – Prefeito da cidade de Magdeburgo, Alemanha, montou primeira máquina eletrostática de que se tem notícia. Alessandro Volta – físico italiano que construiu a primeira pilha elétrica, o que tornou possível a obtenção da corrente elétrica, isto é, cargas elétricas em movimento. VI a.C. 1544 - 1603 1602 - 1686 1745 - 1827 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) A matéria é formada de pequenas partículas, os átomos. Cada átomo, por sua vez, é constituído de partículas ainda menores, no núcleo: os prótons (positivos) e os nêutrons (sem carga); na eletrosfera: os elétrons (negativos). As partículas eletrizadas, elétrons e prótons, chamamos "carga elétrica". Carga Elétrica Corpos neutros A soma das cargas POSITIVAS é igual a soma das cargas NEGATIVAS. Corpo sem cargas. Isolantes e condutores • Isolantes = São corpos que não conduzem a eletricidade – Ex: Vidro, borracha, porcelana, seda, etc. • Condutores = São corpos que conduzem a eletricidade – Ex: Ferro, prata cobre, etc. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Corpos eletrizados Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Distribuição das cargas Corpos condutores Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Corpos isolantes Carga elementar É o termo que era utilizado para qualificar uma carga que não poderia ser mais dividida (menor carga elétrica encontrada na natureza). Sendo a carga do elétron a menor quantidade de carga elétrica existente na natureza, ela foi tomada como carga padrão nas medidas de carga elétricas. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C). Simbolicamente representada pela letra “e”. carga elementar: e= 1,6.10 - 19 C carga do elétron: - 1,6.10 - 19 C carga do próton: + 1,6.10 - 19 C Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Medida da Carga Elétrica Δq = - n.e (se houver excesso de elétrons) Δq = + n.e (se houver falta de elétrons) e = 1,6.10-19 C Onde: Δq = quantidade de carga (C) n = número de cargas e = carga elementar (C) unidade de carga elétrica no SI é o coulomb (C) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Princípio de du Fay: Charles François de Cisternay du Fay (1698–1739) foi um químico francês, descobridor europeu da eletricidade positiva e negativa. Descreveu, pela primeira vez, em termos de cargas elétricas a existência de atração e repulsão (1737). Pág. 30 Pág. 31 Eletrização por atrito Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Atritando-se dois corpos A e B, os elétrons são forçados a passar de um corpo para o outro, ficando um carregado positivamente e o outro carregado negativamente. Eletrização por contato Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Colocando-se em contato dois condutores, um eletrizado e o outro neutro, este se eletriza com cargas do mesmo sinal de A. Eletrização por indução Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Na eletrização por indução , o induzido eletriza-se com carga de sinal contrário ao indutor. A carga do indutor não se altera. Pág. 34 Pág. 35 Coulomb constatou que: → A intensidade da força elétrica é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas. → A intensidade da força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos. Portanto temos a equação que relaciona a intensidade da força elétrica (F) como sendo: Lei de Coulomb Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Pág. 38 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Pág. 39 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) O Conceito de Campo Elétrico Existe um campo elétrico em uma região do espaço quando uma carga colocada em qualquer ponto dessa região fica sujeita a uma força elétrica, de atração ou de repulsão. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Um campo elétrico existe independentemente do movimento de uma carga atraída ou repelida. A carga que colocamos em um ponto para verificar a existência ou não de um campo elétrico na região, é uma carga de prova ou carga-teste, e não é ela a responsável pela geração do campo. + + + ++ B A ED C Quando uma carga de prova q é colocada em um ponto do espaço e sofre a ação de uma força F, dizemos que a razão entre F e q é igual ao módulo do campo elétrico E naquele ponto. Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) No Sistema Internacional, a unidade de medida utilizada para expressar o módulo de uma força é o Newton (N), e a unidade utilizada para expressar o valor de uma carga elétrica é o Coulomb (C). Assim, N/C é a unidade utilizada no SI para expressar o módulo da grandeza Campo elétrico. Campo Elétrico + linhas de campo elétrico Cargas positivas criam campo elétrico de afastamento ! Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Cargas negativas criam campo elétrico de aproximação ! Vetor campo elétrico + Q Unidade SI : N/C ou V/m K = 9.109 N.m2/C2 EP d 2 ||. d Qk E Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Considere um conjunto de cargas puntiformes como o mostrado na figura O vetor intensidade de campo elétrico no ponto P produzido pelo conjunto de cargas é igual à soma dos vetores intensidade de campo produzidos no ponto P pelas cargas pontuais, individualmente, como mostra a figura. 321 EEEER Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Pág. 39 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Pág. 48 Pág. 49 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Pág. 50 Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) + + + + + + + + E E E E A B C D x x x x potencial positivo potencial negativo Campo Elétrico Uniforme O módulo do C.E.U. é sempre constante ! Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) Fd + E Q q E F = E.q + Relação entre Força e Campo 2 ||. d Qk E 2d qQK F Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) O vetor Campo Elétrico e a Lei de Coulomb Prof. Robson Florentino (robflorentino@gmail.com) 1) O módulo do vetor campo elétrico produzido por uma carga elétrica puntiforme em um ponto P é igual a E. Dobrando-se a distância entre a carga e o ponto P, por meio do afastamento da carga, para quanto irá mudar o módulo do vetor campo elétrico nesse ponto. 2) Uma carga elétrica puntiforme com 4μC que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. Calcule o campo elétrico nesse ponto P tem intensidade de. 3) Uma carga de prova q, colocada num ponto de um campo elétrico E=2,0.103N/C, sofre ação de uma força F=18.10-5N. Calcule o valor dessa carga.
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