Introdução a eletrostática (1) ifsp

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Eletrostática 
Introdução: 
A eletrostática estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso. 
Átomo: 
Todo material existente na natureza é composto por átomos. A palavra átomo significa algo 
que não pode ser dividido. Depois se descobriu que o átomo é formado por partículas, até 
hoje cientistas descobrem partículas existentes na formação do átomo. Neste estudo 
vamos considerar o átomo como sendo formado por um núcleo (maior parte), onde se 
encontram os prótons e os nêutrons, ao seu redor partículas menores (elétrons) orbitam. 
Modelo atômico: 
• Rutherford 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
Prótons- possuem carga elétrica positiva 
Elétrons- possuem carga elétrica negativa 
Nêutrons- não possuem carga elétrica. 
 
Carga elétrica elementar 
 É a carga de um elétron ou de um próton vale, em módulo: 
1,6𝑥10−19𝐶 
 A unidade é o Coulomb [C] em homenagem ao cientista e engenheiro Charles Coulomb. 
 
Um átomo que possui o mesmo número de elétrons e de prótons é considerado 
eletricamente neutro. Se o átomo ganhar ou perder elétrons, ele passa a ter carga elétrica 
Núcleo (prótons 
e nêutrons) 
Orbitas de 
elétrons. 
(se torna um íon). Os íons são positivos (cátions), no caso de perder de elétrons, ou 
negativos (ânions), no caso de ganhar elétrons. 
 
Corpo com carga elétrica 
A carga elétrica de qualquer corpo depende da diferença numérica entre prótons e 
elétrons. Podemos calcular a carga elétrica de um corpo pelo produto da carga elétrica 
elementar pelo número de elétrons que o corpo ganhou ou perdeu (diferença entre prótons 
e elétrons). 
𝑄 = 𝑁𝑥𝑒 
Q= carga elétrica de um corpo que ganhou ou perdeu elétrons; 
N= número de elétrons que o corpo ganhou ou perdeu; 
e= carga elétrica elementar. 
 
Corpo que ganha elétrons passa a ter carga elétrica negativa. 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
 
 
Corpo que perde elétrons passa a ter carga elétrica positiva. 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
 
Campo elétrico 
Um corpo carregado eletricamente gera ao seu redor um campo elétrico 
Se tivermos dois corpos A e B carregados eletricamente, próximos, vai surgir entre eles 
uma força gerada por A sobre B e de B sobre A. Estas forças podem ser de atração (sinais 
contrários) ou de repulsão (sinais iguais). 
- 
Corpo ganhou 
elétrons 
+ 
Corpo perdeu 
elétrons 
Força de atração: 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
Força de repulsão: 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
 
No modelo atômico de Rutherford, os elétrons de um átomo se distribuem em orbitas 
circulares, conhecidas também por camadas (K, L, M, N...), Os elétrons da última camada, 
por estarem mais distantes, estão sujeitos a menor força de atração. Esta camada é 
conhecida como camada de valência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
 
Condutores e isolantes: 
 
Os elétrons mais afastados do núcleo (camada de valência), estão mais fracamente presos 
ao núcleo. Estes elétrons, dependendo do material, podem sair de sua orbita e se tornar 
elétrons livres. 
 
+ - 
+ + - - 
Núcleo (prótons e 
nêutrons) 
Camadas onde 
circulam os elétrons. 
Nos metais o simples aquecimento já proporciona o surgimento de elétrons livres, estes 
são os melhores condutores de eletricidade, e por isso são denominados materiais 
condutores. Em outros materiais como a borracha e a madeira, os elétrons da última 
camada estão fortemente presos ao núcleo, o que impede o surgimento de elétrons livres, 
os poucos que surgem não são suficientes para conduzir a energia elétrica, estes materiais 
são denominados isolantes. 
 
 
 
Processos de eletrização 
Processos pelos quais os átomos de um material ganham ou perdem elétrons 
Um corpo pode ser eletrizado por três modos: por atrito, por contato ou por indução. 
Eletrização por atrito: 
 
Atritando dois materiais isolantes diferentes, o calor gerado pode ser suficiente para que 
haja transferência de elétrons de um material para outro. 
Exemplo: 
Atritando uma régua plástica em um tecido de lã. 
Os dois materiais ficam eletrizados, um que cede elétrons, fica eletrizado positivamente, e 
o que ganha elétrons, fica eletrizado negativamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
Eletrização por contato: 
 
Um corpo eletrizado, em contato com um corpo neutro, ocorre a transferência de cargas 
entre os corpos até ocorra o equilíbrio eletrostático. Os dois corpos ficarão eletrizados. 
 
 
 
 
Exemplo: Caso a régua eletrizado (cargas negativas) entre em contato com um material 
metálico (condutor) parte dos elétrons serão transferidos para o metal. 
 
 
 
 
Transferência de 
elétrons durante o 
atrito. 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
 
Eletrização por indução: 
 
Aproximando um corpo eletrizado positivamente de um condutor, os elétrons deste 
condutor serão atraídos pelo corpo eletrizado, desta forma o condutor terá um lado 
eletrizado negativamente e o outro lado eletrizado positivamente, se o lado eletrizado 
positivamente for aterrado, haverá um fluxo de elétrons para o condutor, retirando-se o 
aterramento, o condutor ficará eletrizado negativamente. 
 
 
 
 
 
Exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Elaborado pelo autor. 
 
 
 
Transferência de 
elétrons durante o 
contato 
Material metálico. 
atração 
Lado 
eletrizado 
negativame
nte 
Lado 
eletrizado 
positivamente 
Fluxo de elétrons 
do aterramento 
para o condudtor 
Condutor 
eletrizado 
negativamente 
corpo eletrizado 
positivamente 
Material 
condutor 
 
 
Referências Bibliográficas: 
• Markus, O. Circuitos Elétricos: corrente contínua e corrente alternada: teoria e 
exercícios, 9ª edição, São Paulo, Ed. Érica, 2011. Capítulo 2. 
 
• Afonso, Antonio Pereira Eletrônica: circuitos elétricos / Antonio Pereira Afonso, Enio 
Filoni (autores); Tsuyoshi Okihiro (revisor); Jun Suzuki (coordenador). -- São Paulo: 
Fundação Padre Anchieta, 2011 (Coleção Técnica Interativa. Série Eletrônica, v. 1). 
Capítulo 1.