O documento discute conceitos básicos de cargas elétricas, como a igualdade entre o número de prótons e elétrons em átomos neutros e a aquisição de carga quando há ganho ou perda de elétrons. Também aborda condutores e isolantes elétricos, os processos de eletrização e as leis da eletrostática, incluindo a lei de Coulomb.
1. Cargas Elétricas
Num átomo não existe predominância de
cargas elétricas; o número de prótons é igual
ao número de elétrons. Entretanto quando
ele perde ou ganha elétrons, fica eletrizado.
A carga do elétron, quando tomada
em módulo, é chamada de carga
elementar e é representada por e.
carga elementar: 1,6.10 - 19 C
carga do elétron: - 1,6.10 - 19 C
carga do próton: + 1,6.10 - 19 C
2. Condutores e isolantes
Condutores elétricos
Meios materiais nos quais as cargas
elétricas movimentam-se com facilidade.
Isolantes elétricos ou dielétricos
Meios materiais nos quais as cargas
elétricas não têm facilidade de movimentação.
3. Eletrização de um corpo
Quando um corpo apresenta uma falta ou um excesso
de elétrons, ele adquire uma carga elétrica Q, que é sempre
um número inteiro n de elétrons, de modo que:
Q n.e , sendo n um numero inteiro.
Portanto, um corpo pode ser:
a) eletrizado positivamente: falta de elétrons Q = + n . e
b) eletrizado negativamente: excesso de elétrons Q = – n . e
4. Processos de Eletrização
A eletrização de um corpo
inicialmente neutro pode
ocorrer de três maneiras:
• - Atrito
• - Contato
• - Indução
5. Atrito
Na eletrização por atrito, os dois
corpos adquirem a mesma
quantidade de cargas, porém de
sinais contrários.
6. Contato
Os condutores adquirem cargas de
mesmo sinal. Se os condutores tiverem
mesma forma e mesmas dimensões, a
carga final será igual para os dois e dada
pela média aritmética das cargas iniciais.
7. Indução
A eletrização de um condutor
neutro pode ocorrer por simples
aproximação de um outro corpo
eletrizado, sem que haja o contato
entre eles.
No processo da indução
eletrostática, o corpo induzido será
eletrizado sempre com cargas de sinal
contrário ao das cargas do indutor.
10. PRÍNCIPIO DE CONSERVAÇÃO
DA CARGA ELÉTRICA
Carga elétrica não se cria, não
se perde, apenas se transfere
Num sistema eletricamente
isolado, a soma das cargas
elétricas é constante.
15. Lei de Coulomb
• Charles Coulomb
mediu as forças
eléctricas entre
duas pequenas
esferas carregadas
• Ele descobriu que
a força dependia
do valor das
cargas e da
distância entre elas
16. LEI DE COULOMB
Q1 Q2
F + + F
d
Q1 Q2
F
- - d
F
Q1 Q2
+ F F -
d
17. F K=Constate eletrostática
Q .Q =K
1 2
1 K.Q .Q 1
z
2 F= 1 2
d d 2
K.Q .Q
F= 2 1 2
d
18. Q1 Q2
d F= K.Q .Q 1 2
d2
+ + 1
Q1 Q2
+
2d
+ F= 1 K.Q .Q 1
4 d
2 2
Q1 Q2
+ F=
3d
1 K.Q .Q + 1
d 2 3
9
F =1/4F F = 1/9F
2 1 3 1
19. Q1 Q2
d
F= K.Q .Q 1
d 2
+ + 1
Q1 Q2
+
d/2
+ F= 4.K.Q .Q 1
d 2
2
Q1 Q2
+
d/3
+ F= 9.K .Q .Q 1 2
d2
3
F = 4F
2 1
F = 9F
3 1
20. Q1 Q2
d F= K.Q .Q
1 2
d2
+ + 1
Q1 2Q 2
+
d
+
F=2K .Q .Q 1 2
d 2
2
Q1 3Q 2
3K .Q .Q
d
F=
+ + 1 2
d 2
3
F =2F
2 1
F =3F
3 1
26. TRABALHO DA FORÇA ELÉTICA
Q> 0 q> 0
+ + F
SENTIDO NATURAL DO DESLOCMENTO
>0
Q> 0 q< 0
+ + F
SENTIDO NATURAL DO FORÇADO
<0
27. A
C
B
A= B = C
O Trabalho não depende da trajetória.
28. Q q
F
A B
dA dAB
AB = F.d AB
AB= q.K Q.(1 – 1)
dA dB
29. Q q
F
dA A B ∞
dAB
0
A∞= q.K Q.(1 – 1)
dA dB
Podemos afirmar que
A∞= q.K .Q esse é o maior trabalho
da força elétrica, para
dA deslocar uma carga do
ponto A até o infinito
30. ENERGIA PONTENCIAL ELÉTRICA
0
∞= q.K Q.(1 – 1 ) =q.K .Q
A
dA dB A∞
dA
Sendo EpB = 0 por considerar o
0 infinito como referencial
A ∞= EPA- EPB
A ∞= EPA EPA=q.K .Q
dA
31.
32. POTENCIAL ELÉTRICO
A grandeza escalar potencial
elétrico é definida como a energia
potencial elétrica por unidade de
carga.
Colocando-se uma carga q num ponto
A de um campo elétrico de uma carga
puntiforme Q, adquire uma energia
potencial elétrica EpA. A relação
potencial, energia potencial elétrica e
carga é:
33. EPA EPA=q.K .Q
VA= q
dA
q.K .Q
EPA = dA K .Q
VA= q =
q dA
K .Q
VA= 1 joule = 1 volt =
dA 1coulomb 1V
34. POTENCIAL DE VÁRIAS CARGAS
Q1
d1
Q2
d2 P
d3 VP= V1 +V2 + V3
Q3
O POTENCIAL NUMA REGIÃO SOBRE A
INFLUÊNCIA DE VÁRIOS CAMPOS É A
SOMA DOS POTENCIAIS ELÉTRICOS
GERADO POR ESSES CAMPOS
35. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)
Q q
F
A B
dAB
AB= EPA-EPB A B= q.VA - q.VB
EPA= q.VA
{ EPB= q.VB AB = q.(VA -VB)
36. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)
AB = q.(VA -VB)
{
UAB
É chamado de diferença de potencial
elétrica entre os pontos A e B (ddp) ou
tensão elétrica entre os pontos A e B.
U = AB
q
37. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO
LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA
Q A B C
+
V= K .Q Como dA<dB <dc,
d temos: VA >VB >VC
Percorrendo uma linha uma linha de força
no seu sentido, encontramos sempre
pontos de menor potencial.
A B C VA >VB >VC
38. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO
LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA
Q A B C
-
V= K .Q Como dA < dB < dc,
d temos: VA > VB > VC
Percorrendo uma linha de força no seu
sentido, encontramos sempre pontos de
menor potencial.
VA > VB > VC
A B C
39. DIFERENÇA DE POTENCIAL NUM
CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
E = q.(VA -VB)
AB
{
F
UAB
q
AB = q.E.d
d
VA VB q.(VA -VB) = q.E.d
UAB= E.d