Elétrica 1

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CARGA ELÉTRICA 
A carga elétrica é um conceito físico que determina as interações eletromagnéticas dos corpos eletrizados. A partir do atrito entre 
os corpos, ocorre o fenômeno chamado “eletrização”, de modo que todos os corpos possuem a propriedade de se atraírem ou se 
repelirem. Dessa forma, cargas de mesma natureza (positivo e positivo, negativo e negativo) se repelem, enquanto que as cargas 
de sinais contrários (positivas e negativas) se atraem. 
OBS: prótons (carga positiva), elétrons (carga negativa) e nêutrons (carga neutra); a unidade de carga elétrica é o Coulomb (C). 
 
CONSERVAÇÃO DE CARGA 
O princípio da conservação da carga elétrica afirma que a soma algébrica das cargas antes e depois de um processo de 
transferência deve ser a mesma. Assim, podemos dizer que a carga elétrica não pode ser criada nem destruída, somente 
transferida entre corpos. Imagine o processo de eletrização por atrito. Inicialmente os corpos a serem friccionados estão neutros, 
ou seja, apresentam o mesmo número de elétrons e prótons. Após o atrito, um dos corpos cede elétrons e torna-se positivamente 
eletrizado. O outro recebe os elétrons, tornando-se negativamente eletrizado. Pela conservação da carga elétrica, podemos dizer 
que o número de elétrons em excesso em um dos corpos é exatamente igual ao número de prótons em excesso no outro. Houve 
apenas transferência de carga elétrica. A soma das cargas do sistema inicial é igual à soma do sistema após o contato. 
 
QUANTIZAÇÃO DE CARGA 
A carga elétrica de um corpo sempre será um múltiplo inteiro da carga elementar. Um coulomb (1C) corresponde a uma 
quantidade de 6,25 x 1018 cargas elementares (elétrons). A carga elétrica de qualquer corpo é um múltiplo inteiro da carga 
fundamental, que vale 1,6 x 10-19 C. 
 
CÁLCULO DE CARGAS ELÉTRICAS 
para calcular a quantidade de cargas elétricas, utiliza-se a seguinte expressão: 
q = n.e 
onde, 
q: carga elétrica 
n: quantidade de elétrons 
e: 1,6 x 10-19c, chamada de carga elétrica elementar 
 
ex: calcule a carga de um corpo que possui 5.1019 prótons e 4.1019 elétrons. 
q = n.e 
q = (5.1019 - 4.1019) x 1,6x10-19 
q = 1019 x 1,6x10-19 
q = 1,6 c 
 
Cargas Puntiformes São cargas que estão localizadas em corpos de dimensões desprezíveis, em relação à distância que os separa. 
 
CAMPO ELÉTRICO 
Local donde há uma forte concentração de força elétrica, é um tipo de força que as cargas elétricas geram ao seu redor. De acordo 
com o conceito de campo, a interação entre duas cargas, Q1 e Q2, ocorre através da ação do campo de uma delas sobre a outra. 
Operacionalmente, o campo é assim definido, onde a carga de prova, q0, é tão pequena quanto possível. Isto é, para se conhecer 
o valor do campo elétrico em determinado ponto, basta colocar uma carga de prova naquele ponto e dividir a força medida pelo 
valor da carga. 
 
CONDUTORES E ISOLANTES 
Condutores e isolantes elétricos são materiais opostos. Os condutores são partículas elétricas que se movimentam com facilidade, 
o oposto do que acontece com os isolantes. 
 
Condutores 
possuem excesso de elétrons em sua camada de valência, que é a última camada a receber elétrons em um átomo. Os elétrons 
presentes na camada de valência são denominados de elétrons livres, e a força de atração entre eles e o núcleo atômico é 
pequena, logo, eles possuem facilidade de se movimentar pelo material, tornando a substância em questão um bom condutor de 
eletricidade. 
São exemplos de condutores elétricos os metais em geral, tais como cobre, ferro, ouro e prata. 
 
Condutores eletrizados em equilíbrio eletrostático - O equilíbrio eletrostático acontece quando o corpo eletrizado chega a uma 
estabilidade, ou seja, quando não é possível ter um movimento ordenado das cargas elétricas. Essa definição foi criada a partir de 
um experimento conhecido como esfera de Coulomb: coloca-se dentro de uma esfera oca um corpo qualquer e nota-se, através 
disso, que as cargas elétricas ficam na superfície da esfera, em busca de estabilidade, enquanto o corpo de prova não se eletriza 
quando toca na parte interna da esfera. Vemos então que no interior de um condutor eletrizado, o campo elétrico é nulo, 
independente do formato desse corpo. 
 
Isolantes 
São aqueles materiais que possuem poucos elétrons livres e que resistem ao fluxo dos mesmos. Os elétrons que formam esses 
materiais não têm facilidade de movimentação, tendo em vista a forte ligação entre eles e o núcleo atômico. 
São exemplos de isolante elétricos: borracha, isopor, lã, madeira, plástico e papel, vácuo, vidro. 
 
 
CONDUTORES ESFÉRICOS – CARGA DE SUPERFÍCIE 
A carga elétrica em uma esfera condutora, em equilíbrio eletrostático e isolada de outras cargas, distribui-se uniformemente pela 
sua superfície, devido à repulsão elétrica. Vamos supor que essa esfera esteja em equilíbrio eletrostático e afastada de qualquer 
outro corpo. Como a esfera encontra-se carregada, ela produz um campo elétrico à sua volta. Seja R o raio da esfera e d a distância 
do centro da esfera até o ponto onde se querem o campo elétrico E e o potencial V. 
 
 
LEI DE COULOMB 
A lei de Coulomb é uma lei da Física usada para determinar a intensidade da força de atração ou repulsão entre duas cargas 
elétricas. De acordo com a sua lei, a força entre duas partículas eletricamente carregadas é diretamente proporcional ao módulo 
de suas cargas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Além disso, sabemos que cargas 
de sinal igual se repelem enquanto cargas de sinais opostos atraem-se. 
Assim, para calcular a força das cargas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPO ELÉTRICO 
Campo elétrico é definido como a força elétrica por unidade de carga. A direção do campo 
elétrico define a direção da força elétrica que surge entre duas cargas. Além disso, o campo elétrico é radial e pode apontar tanto 
para dentro quanto para fora da carga, para as cargas de sinal negativo e positivo, respectivamente. Costumamos chamar as 
cargas elétricas positivas de fontes de campo elétrico e as cargas elétricas negativas de sumidouros. São todos os pontos do 
espaço sob a influência de uma carga geradora de intensidade Q, de forma que qualquer carga de prova de intensidade q fica 
sujeita a uma força de interação (atração ou repulsão) exercida por Q. O campo elétrico é uma grandeza física vetorial usada para 
definir a força elétrica que uma carga é capaz de produzir em outras cargas elétricas de prova e de módulo unitário em função de 
suas distâncias. 
 
 
 
E – campo elétrico [N/C ou V/m] 
Q – carga geradora do campo elétrico [C] 
k0 – constante eletrostática do vácuo [8,99.109 N.m²/C²] 
d – distância do ponto até a carga geradora 
 
Duas partículas eletricamente carregadas, com cargas 
de 1,0 μC e 2,0 mC, são separadas no vácuo a uma 
distância de 0,5 m. Determine o módulo da força 
elétrica existente entre as cargas. 
 
Resolução: 
Vamos utilizar a lei de Coulomb para calcularmos o 
módulo da força elétrica que age sobre as cargas: 
 
Duas partículas puntiformes carregadas de cargas elétricas 
idênticas e de módulo q encontram-se separadas a uma 
distância d. Em seguida, dobra-se (2q) o módulo de uma das 
cargas, triplica-se o módulo da outra (3q) e altera-se a 
distância entre as cargas para um terço da distância inicial 
entre elas (d/3). Determine a razão entre as forças elétricas 
inicial e final existentes entre as cargas. 
 
Para pontos externos à esfera (d > R), consideramos como se a carga fosse 
puntiforme e localizada no centro da esfera: 
 
Onde: 
F: força (N) 
K: constante elétrica: 9.109 Nm2/C2 
q1 e q2: cargas elétricas (C) 
r: distânciada força elétrica (m) 
LINHAS DE FORÇA 
São linhas imaginária, retas ou curvas, desenhada de modo que sua tangente em qualquer ponto aponte no sentido do vetor 
do campo elétrico naquele. A proximidade entre elas está relacionada com a intensidade do campo elétrico naquela região do 
espaço. Não fornecem diretamente a intensidade do campo elétrico, mas convergem (são mais densas) numa região onde 
a intensidade do campo elétrico é maior e se separam (são menos densas) numa região onde o campo elétrico tem menor 
intensidade. 
 
DIPOLO 
Embora os átomos e as moléculas sejam eletricamente neutros, são afetados pelos campos elétricos, pois têm cargas positivas e 
negativas. Na presença de um campo elétrico externo, o centro da carga positiva não coincide com o centro da carga negativa. O 
campo elétrico exerce uma força tanto sobre o núcleo positivo, como na nuvem negativa. As cargas positiva e negativa se separam. 
Esta distribuição de carga comporta-se como um dipolo elétrico. Esta é a força responsável pela conhecida atração de pequeninos 
pedaços de papel por um pente carregado. Uma molécula de água é um dipolo elétrico. 
Em resumo, consiste de um par de cargas de mesmo valor e sinais contrários, separadas por uma distância d. 
 
DIPOLO EM UM CAMPO 
Num campo elétrico uniforme o dipolo sofre a ação de duas forças iguais e opostas que tendem a girar o dipolo, alinhando o 
momento de dipolo com o campo elétrico. Como o campo elétrico é uniforme, a força resultante sobre o dipolo é nula, e o centro 
de massa do dipolo não se move. No entanto, as forças sobre as extremidades carregadas produzem um torque resultante sobre 
o dipolo em torno de seu centro de massa. 
 
O seu centro de massa está localizado sobre a linha que une as extremidades carregadas, a uma distância x de uma das 
extremidades, e a uma distância d-x da outra extremidade. 
 
A energia potencial de um dipolo elétrico pode ser associada com a orientação do dipolo com um campo elétrico. O dipolo possui 
energia potencial mínima quando está na sua orientação de equilíbrio, que ocorre quando p está alinhado com o campo E, e é 
maior em todas as outras direções. 
 
OBS: Força Eletrostática entre duas cargas puntiformes em repouso é diretamente proporcional ao produto 
do módulo das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. 
OBS 2: Ao atritarmos dois corpos observamos transferência de cargas elétricas (um dos corpos cede elétrons 
para outro), evidenciando o princípio da conservação da carga elétrica. 
OBS 3: Nos condutores em Equilíbrio Eletrostático o campo elétrico interno é sempre nulo, enquanto seu 
potencial elétrico é constante.