carga elétrica

Prévia do material em texto

CARGAS ELÉTRICAS 
Carga elétrica 
• È uma propriedade intrínseca das partículas 
fundamentais das quais é feita a matéria 
• Tipos de cargas: positivas e negativas 
• Raramente são observadas porque a maioria 
dos objetos apresenta equilíbrio de cargas 
• Partículas elementares: prótons, nêutrons e 
elétrons 
• Núcleo: prótons e nêutrons 
• Eletrosfera: elétrons 
Teoria eletrônica da matéria: 
• Por convenção adotou-se: 
– Elétron carga elétrica negativa ( ) 
– Próton carga elétrica positiva ( ) 
– Nêutron não possui carga elétrica 
 
• Unidade: Coulomb (C) 
 Um coulomb é definido como a quantidade de 
carga elétrica que atravessa em um segundo, a secção 
transversal de um condutor percorrido por uma corrente 
igual a 1 Ampère. 
• Carga elétrica elementar (quantização de 
cargas): 
 O valor da carga de um próton ou um elétron é 
chamado carga elétrica elementar e simbolizado por e. 
 
• 𝒆=𝟏,𝟔 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪 
 
 
• Obs.: Um próton e um elétron têm valores absolutos 
iguais embora tenham sinais opostos. 
 
• Carga elétrica de um corpo: q 
 Quando ocorrer um desequilíbrio entre o número 
de prótons e elétrons em um corpo, se diz que ele está 
carregado (eletrizado). 
 
• 𝒒=𝒏.𝒆 
 
• Onde.: n é a diferença entre o número de 
prótons e elétrons de um corpo. 
 
 
 
 
Objetos eletricamente carregados 
possuem carga total diferente de zero 
• Objetos eletricamente carregados interagem 
oferecendo uma força entre sí; 
• Cargas elétricas do mesmo sinal se repelem; 
• Cargas elétricas de sinais contrários se atraem. 
 
• Princípio da conservação das cargas elétricas 
• Processos de eletrização 
O processo de retirar ou acrescentar elétrons a um 
corpo neutro para que este passe a estar eletrizado 
denomina-se eletrização. 
 
 
 
 
Teoria eletrônica da matéria: 
Eletrização por atrito 
– Eletrização por Contato: 
No exemplo o corpo neutro se carrega positivamente (perde 
elétrons), até que os dois corpos entrem em equilíbrio 
eletrostático. 
 
 
 
 
 
 
 Observe que a quantidade de carga total (soma das cargas 
dos dois corpos) antes do contato é igual a quantidade de carga 
depois do contato. 
 
 
– Observação: 
 Como as dimensões dos corpos são desprezíveis, quando 
comparadas com as da terra, podemos considerar a terra como 
um corpo eletricamente neutro, ou seja, qualquer corpo carregado 
em contato com a terra irá se descarregar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
– Eletrização por Indução: 
 Na indução eletrostática a distribuição de carga é induzida (provocada) 
pela presença de um segundo corpo carregado e não pelo contato real. 
 
 
– Eletrização por Indução: 
 Na indução eletrostática a distribuição de carga é induzida (provocada) 
pela presença de um segundo corpo carregado e não pelo contato real. 
 
 
– Eletrização por Indução: 
 Na indução eletrostática a distribuição de carga é induzida (provocada) 
pela presença de um segundo corpo carregado e não pelo contato real. 
 
 
Lei de Coulomb 
 Formulada por Charles Augustin Coulomb, refere-se às 
forças de interação (atração e repulsão) entre duas cargas 
elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa 
desprezível. 
Enunciado: a intensidade da força elétrica de interação entre 
cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos 
módulos de cada carga e inversamente proporcional ao 
quadrado da distância que as separa. 
 Ou seja: 
 
 
 
 
 A partir da Lei de Coulomb podemos calcular o módulo da 
força que age sobre a carga puntiforme como: 
 
 
Onde: r – distância entre as partículas; 
 q1, q2 – carga das partículas; 
 K – constante eletrostática (depende do meio). 
 
 As forças que agem sobre as partículas tem a mesma direção e 
a mesma intensidade (ou módulo) e sentidos contrários. Logo, essas 
forças de atração, ou de repulsão, entre cargas elétricas são grandezas 
do tipo vetorial. 
 
+ + 
r 
q1 q2 
F1 F2 
• Relação entre a constante eletrostática (K) 
 e a permissividade do meio (0): 
 
 
 
 Logo, 
 
 
 Para o vácuo, temos: 
 
 e 
• Sistema com “n” partículas 
 Obedece o princípio da superposição, ou seja: 
 
 
 Onde: - força que age sobre a partícula 1 
 devido a enésima partícula. 
 
• Condutores Esféricos 
 
 A distância de uma carga 
externa a esfera, será sempre 
considerada referida ao centro 
desta. 
r 
q 
Condutores e Isolantes 
• Condutores: as cargas elétricas se movem com 
facilidade através de suas estruturas, as quais 
possuem abundância de elétrons livres (metais 
como cobre e alumínio). 
• Semicondutores: propriedades elétricas 
intermediárias (silício, germânio). 
• Supercondutores: condutores perfeitos, não 
oferecem resistência a circulação das cargas 
elétricas 
 
• Isolantes: materiais caracterizados por uma 
carência ou inexistência de elétrons livres 
(algodão, papel, seda, madeira, porcelana 
vidro). 
EXERCÍCIOS