Eletricidade - Equilíbrio Eletrostático - Física Ensino Médio- Resumo - Profa. Renata Quartieri

F Í S IC A : EQU I LÍ B R I O EL E T RO ST Á TI CO EQUILÍBRIO ELETROSTÁTI CO Um condutor se enco ntra em equilíbrio eletrostático quando nele não ocorre movim ento ordenado de cargas elétricas em relaçã o a um referencial fixo no condutor. Num condutor em e quilíbrio eletro stático : \uf0b7 O campo elétric o resultante nos pontos int ernos é nulo. \uf0b7 O potencial elétrico em to dos os pont os internos e superficiais do c ondutor é constante. \uf0b7 Nos pontos da superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático, o vetor campo elétrico tem direção perpendicular à superfície. \uf0b7 As cargas elét ricas em excesso de um condutor em equilíbrio eletrostático distribuem-se por sua superfície externa. CAMPO ELÉTRI CO Interior: \ue727 \ued4c \ue372 Superfície: \ue727 \ued4c \ue373 \ue374 \ue1e4 \ue747 \ueb34 \ue1e4 \ue201 \ue733 \ue201 \ue734 \ueb36 Ponto próxim o à superfície: \ue727 \ued4c \ue747 \ueb34 \ue1e4 \ue201 \ue733 \ue201 \ue734 \ueb36 Exterior: \ue727 \ued4c \ue003 \ue747 \ueb34 \ue1e4 \ue201 \ue733 \ue201 \ue740 \ueb36 POTENCIAL ELÉTRI CO Interior e superfí cie: \ue738 \ued4c \ue747 \ueb34 \ue1e4 \ue733 \ue734 Exterior: \ue738 \ued4c \ue747 \ueb34 \ue1e4 \ue733 \ue740 DENSIDADE ELÉTRICA SUPERFICIAL A densidade elétrica superficia l média é dada por : \ue7ea \ued4c \ue3bf\ue733 \ue723 Num condutor esféri co, temos: \ue7ea \ued4c \ue733 \ue376\ue7e8\ue734 \ueb36 PODER DAS PONTAS Todo condutor que aprese nta uma região ponti aguda na superfície dificilment e permanece eletrizado , pois as cargas elétricas que ch egam a um condut or vão se acumulando na ponta e escapa m atra vés dela. Isso explica por que os objetos altos e pontiagudos, como árvores isoladas, o topo de uma c olina, postes de iluminação, devem ser evitados por ocasião de tempestades: as cargas elétricas positivas acumuladas em curvaturas atra em os elétrons das nuvens mai s baixas, resultando na descarga elétrica conhecida como raio. Esses três fatos são con hecidos como \u201cpoder das pontas\u201d: 1 o ) uma ponta sempre se eletriza m ais facilmente do que uma região não p ontuda; 2 o ) se um corpo já está eletrizado, uma ponta perde carga elétrica mais facilmente do que as regiões não pontudas; por este motivo é difícil m anter-se eletrizado um corp o que possua pontas; 3 o ) se um corpo está eletrizado, uma ponta tem s obre os outros corpos uma ação muito mais forte do que as regiões não pontudas. CAPACITÂNCIA EL ETROSTÁTICA A capacitância mede a capacidade que um capacitor tem de armazenar cargas e létricas. \ue725 \ued4c \ue733 \ue738 \ued4c \ue734 \ue747 \ueb34 A unidade de capacitância é o farad (F) , que é equivalente a o coulomb po r volt (C/V) . EQUILÍBRIO ELÉTRICO EM CONDUTORES Considere três condutores, cada qual com um valor de capacidade elétrica, C 1 , C 2 e C 3 , dotados de carg as respectivament e iguais a Q 1 , Q 2 e Q 3 , e sujeitos aos potenciais V 1 , V 2 e V 3 . Podemos calcular o novo potencial de equilíbrio e as cargas finais p or meio das relações: Potencial comum: \ue738 \ued4c \ue733 \ueb35 \ued45 \ue733 \ueb36 \ued45 \ue733 \ueb37 \ue725 \ueb35 \ued45 \ue725 \ueb36 \ued45 \ue725 \ueb37 Novas cargas: \ue733\ue522 \ueb35 \ued4c \ue725 \ueb35 \ue1e4 \ue738 \ue733\ue522 \ueb36 \ued4c \ue725 \ueb36 \ue1e4 \ue738 \ue733\ue522 \ueb37 \ued4c \ue725 \ueb37 \ue1e4 \ue738 Esse raciocínio vale para qualquer número de condutores em equil íbrio, e não apenas 3. BLINDAGEM ELET ROSTÁTICA A figura mostra que o pêndulo encarcerado na gaiola fica imune a os camp os elétric os extern os, ou seja , mesmo sob a aç ão de cargas exteriores, o camp o elétrico no interior do condutor é nulo. É um experimento clá ssico deno minado gaiola de Farad ay. Esse ra ciocínio pode ser aplicado a um veículo trafegando em meio a uma tempestade, ou mesmo sendo tocado por um fio de alta tensão. A segurança dos passageir os est ará garantida enquanto eles permanecerem dentro do v eículo, que funci ona como blindagem eletrostática. Além do campo elétrico no interior ser nulo, todos os pontos interiores têm o mesmo potencial. Outro exemplo clássico é colocarmos um celular numa lata de leite em pó, por exemplo, e fecharmos a lata. Se lig armos para esse aparelho, cairá na c aixa postal.

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