Aula 01 - Eletrostátia

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FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III
TURMA: GCET102 – T01
Universidade Federal do Recôncavo da Bahia - UFRB
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas - CETEC
Aula 01: A carga elétrica e a lei de Coulomb
A natureza e os tipos de carga 
 Tipos de materiais 
 Força entre cargas elétricas (A Lei de Coulomb) 
A quantização da carga elétrica 
A conservação da carga elétrica 
Cargas Elétricas 
Temos como objetivo entender:
Introdução
Tales de Mileto (640 – 540 ac) – Grécia Antiga. 
 Verificou que, ao esfregar um âmbar a um pedaço de pele de carneiro,
observou que pedaços de palhas e fragmentos de madeira começaram a
ser atraídas pelo próprio âmbar. (Origens da Eletrostática).
 Constatou que pequenas pedrinhas tinham a capacidade de atrair, tanto
objetos de ferro, quanto a de atraírem-se. (Origens do Magnetismo).
Hans Christian Oersted (1777 - 1851) 
 Descobriu que uma corrente elétrica em um fio é capaz de mudar a 
direção da agulha de uma bussola. (Origens do Eletromagnetismo). 
Eletrostática
Eletrostática – Estudo dos fenômenos decorrentes de cargas estacionárias.
Carga elétrica – é uma propriedade intrínseca das partículas que constituem a 
matéria e está presente em todos os objetos.
Existem duas classes de cargas:
 Positivas (+);
 Negativas (-)
Obs.:
 Mesmo sinal se repelem (mesma classe);
 Sinais diferentes (+ e -) se atraem (classes diferentes).
Experimento:
Objetos, em geral, contêm quantidades iguais de dois tipos de carga: positiva e
negativa. Tais objetos são eletricamente neutros.
Contudo, se por exemplo atritarmos um pente
num tecido qualquer, há transferência de carga
de um para o outro e o pente fica carregado
com um dos tipos de carga em excesso. Ele
então passa a atrair pequenos objetos.
Mesmo sinal Sinais diferentes
Obs.: A escolha dos
nomes dos sinais das
cargas é arbitrário.
Eletrostática
Princípio de com conservação da carga
A carga total (que é a soma algébrica de todas as cargas, sejam + ou - ) devem ser
conservada.
Em todos os processos que ocorrem na natureza, desde a transferência de carga
por atrito até as reações entre partículas elementares, a carga total (soma das
cargas positivas e negativas) de um sistema isolado sempre se conserva.
Princípio de quantização de carga
Millikan determinou a carga elementar (eletrônica) como sendo e=1,6×10-19 C e
portanto q=ne, onde n = ±1, ±2, ...
= 1,602 Carga elementar
Cap. 01 - Moysés
Condutores e Isolantes
Condutor – são materiais nos quais as cargas se movem com facilidade, como: os
metais, corpo humano, água de torneira, solução iônica, etc.
Isolantes – são materiais nos quais as cargas não podem se mover, como: vidro,
borracha, plástico, água destilada, etc.
Semicondutores – são materiais que possuem propriedades intermediarias entre os 
metais e os isolantes, como: o silício e o germânio. 
Obs.: Nos metais, em determinadas condições, o excesso de cargas pode concentrar em
certas regiões, ao contrário dos isolantes, onde as cargas têm baixa mobilidade.
Supercondutores – são materiais que possuem resistência nula em certas
condições.
Nuvem 
eletrônica.
Processo de eletrização: atrito, indução e contato
Nos materiais isolantes, as moléculas do material são polarizadas (separação de cargas
negativas e positivas em uma molécula) em decorrência da proximidade das cargas do
bastão.
Material isolante Condutor
Obs.: No condutor metálico o portador de carga são os elétrons (carga negativa).
Processo de eletrização: atrito, indução e contato.
Lei de Coulomb
Lei de Coulomb
Vetor unitário que indica
a direção do veror r21.
Antecipando o conceito de corrente elétrica, a unidade de
carga é o Coulomb, que não é uma unidade fundamental. O
Coulomb é definido no SI como sendo a carga transportada
por uma corrente de 1 A que atravessa a seção reta de um fio
durante 1 segundo.
Lei de Coulomb
Constante eletrostática
A permissividade do vácuo
Lei de Coulomb: comparação entre força 
elétrica e força gravitacional
Lei de Coulomb: princípio da superposição 
Num sistema de n cargas: vale o princípio da superposição:
A força total, F1Total, de um conjunto de cargas qi com
i=2,3,...,n atuando sobre a carga q1 é dado pela soma vetorial
das forças de interações das (n-1) cargas individuais atuando
sobre q1.
q1 q2
Exercício: Determinar:
a) o módulo e a direção da força eletrostática que atua sobre a
carga q1.
C
C
Exercício: Determinar as componentes da força conforme o
esquema abaixo.
Exercício: Considere que as cargas q1, q2 e q3 estão situadas no
vácuo conforme a figura abaixo. Determine o módulo e a
direção da força resultante que atua sobre q3. Considere
q1=+q, q2=-q e q3=+q’. Com q>0 e q’>0.
q1 q2
q3
d d
D
• HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.;
Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. 8a ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2009. v3.
• TIPLER, P. A.; Física para Cientistas e Engenheiros. 4a ed,
LTC, 2000. v2.
• SEARS, F.; ZEMANSKY, M.W.; YOUNG, H.;
FREEDMAN, R.A.; Física: Eletromagnetismo. 12a ed. São
Paulo: Pearson Addison Wesley, 2008. v3.
Referências