O documento descreve conceitos fundamentais de eletrostática, como a descoberta da eletricidade no âmbar, a existência de cargas elétricas positivas e negativas em prótons e elétrons, e os processos de eletrização por atrito, contato e indução.

1. ELETROSTÁTICA LEI DE COULOMB

2. No século VI a.C Tales de Mileto descobriu que o âmbar, depois de ser atrito, passa a atrais corpos leves. Achava-se, nessa época, que esse fenômeno era específico do âmbar. Até o século XIX, era tudo o que se sabia de eletricidade.

3. No século 19, um médico da rainha Izabel da Inglaterra descobriu duas coisa: 1 – várias substâncias, além do âmbar. , passavam a atrair corpos leves após serem atritadas . 2 – Aconteciam também interações de repulsão .

4. 4 Em grego, âmbar se chama “eleckron”. Gilbert dizia que corpos que se comportavam com âmbar estavam eletrizados. Essas expressões são usadas até hoje. Dizemos que um corpo eletrizado tem a propriedade de atrair outros corpos. Um corpo que não apresenta propriedade elétrica é chamado de corpo neutro. Se atritarmos duas substância diferentes, elas se eletrizam.

5. CARGA ELÉTRICA (Q) Qualquer tipo de matéria é formada por átomos. Estes são tão minúsculos que nenhum microscópio comum permite vê-los. Uma fileira de dez milhões de átomos não chega a medir um milímetro. Contudo, os átomos não são as menores partículas da matéria: eles próprios se compõem de partículas ainda menores, chamadas partículas subatômicas. No centro de todo átomo existe um conjunto formado por dois tipos de partículas: os prótons e os nêutrons. Esse conjunto de partículas é o núcleo do átomo. À volta deste núcleo, como se fossem satélites, giram os elétrons, partículas em movimento permanente. As trajetórias desses elétrons se organizam em camadas sucessivas chamadas órbitas eletrônicas.

6. Mostramos abaixo o que acontece com um próton quando lançado entre as armaduras de um ímâ: Ele é desviado para cima. Vamos mostrar agora, o que aconteceria com um elétron: Ele é desviado para baixo. Se lançássemos um nêutron, ele não seria desviado.

7. 7 Observamos, experimentalmente, que mas mesmas condições os elétrons e os prótons apresentam propriedades física contrárias. Já os nêutrons, não apresentam nem as propriedades dos prótons nem a dos elétrons. É por isso que afirmamos que os prótons têm carga de sinal contrário à do elétron e que o nêutron não tem carga. Convencionou-se chamar a carga dos prótons de positiva (+) e as carga dos elétrons de negativa (-). Carga elétrica é o nome que se dá a certas propriedades físicas apresentadas por um corpo ou por uma partícula. Sabemos que elétron repele elétron e próton repele próton, mas elétron e prótons se atraem. Essas forças são chamadas de força elétrica. É a força elétrica que mantém os elétrons girando à volta dos prótons do núcleo. Sem ela, os elétrons se perderiam no espaço e os átomos não existiriam. As partículas com carga igual se repelem e as partículas com carga oposta se atraem

8. Num átomo em estado normal ou neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons. Os prótons estão fortemente ligados ao núcleo, já a força que mantém os elétrons ligados ao núcleo é mais fraca. Assim, é mais fácil o elétron se desprender do núcleo que o próton. Portanto, quando há movimentação de cargas, num sólido, a movimentação é de cargas negativas.

9. Podemos dizer que um corpo está eletrizado quando possui excesso ou falta de elétrons. Se há excesso de elétrons, o corpo está eletrizado negativamente; se há falta de elétrons, o corpo está eletrizado positivamente. A quantidade de elétrons em falta ou em excesso caracteriza a carga elétrica Q do corpo, podendo ser negativa no primeiro caso e positiva no segundo.

10. 10 PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO É possível eletrizar um corpo. Para isso, é necessário fazer com que o número de elétrons se torne diferente do número de prótons. Se o número de elétrons for maior que o número de prótons, o corpo estará eletrizado negativamente; se o número de elétrons for menor que o de prótons, ele estará eletrizado positivamente. A eletrização pode ocorrer de três modos: por atrito, por contato ou por indução. Através do atrito, podemos transferir uma grande quantidade de cargas elétricas de um objeto para outro. A ação mecânica provoca uma transferência de elétrons entre os objetos. Aquele cujos elétrons estão mais fracamente ligados ao núcleo cederá elétrons ao outro, que fica negativamente carregado.

11. Eletrização por atrito Ao atritarmos corpos constituídos de substâncias diferentes, eles se carregam com carga de mesmo valor e sinal contrário.

12. Quando dois corpos são colocados muito próximos, as nuvens eletrônicas mais afastadas do núcleo podem trocar elétrons entre sí.

13. A menor quantidade de carga que existe na natureza é a carga de um elétron, chamada de carga elementar. A carga do próton tem o mesmo valor e sinal contrário da carga do elétron. Assim: Um corpo se carrega ganhando ou perdendo elétrons. Logo, a carga total adquirida por um corpo é múltipla inteira da carga de um elétron: onde: Q = carga total do corpo n = número de elétrons ganhos ou perdidos pelo corpo. e = carga de 1 elétron

14. CONDUTORES E ISOLANTES Chamamos de isolantes ou dielétricos a corpos que não permitem a movimentação de carga através deles. Os isolantes mais comuns são: vidro, louça, porcelana, borracha, ebonite, madeira seca, baquelite, algodão, seda, lã, parafina, enxofre, resinas, água pura, ar seco, etc..

15. Os condutores permitem a movimentação de cargas através deles.Os condutores mais comuns são: os metais, o carbono, as soluções aquosas de ácidos, bases e sais, os gases rarefeitos, os corpos dos animais, e, em geral, todos os corpos úmidos.

16. Os condutores possuem elétrons livres Os isolantes não possuem elétrons livres.

17. ELETRIZAÇÃO POR CONTATO A eletrização por contato consiste em encostar um objeto já eletrizado num outro, eletricamente neutro. A cargas irão se redistribuir entre os dois objetos, eletrizando o corpo neutro com cargas de mesmo sinal do eletrizado . Ela só ocorre em condutores , havendo sempre a movimentação de cargas negativas. Condutores colocados em contato adquirem carga de mesmo sinal.

18. Quando os condutores colocados em contato forem idênticos, no equilíbrio a carga em cada condutor além de ter o mesmo sinal terá o mesmo valor. Esse valor é a média aritmética das cargas do sistema. Q Q = 0 Q/2 Q/2 Se os condutores colocados em contato forem diferentes, quanto maior o condutor mais carga ele irá adquirir após o contato. Como a Terra é muito maior que qualquer condutor ligado a ela, um condutor ligado a Terra irá sempre perder toda sua carga para ela.

19. Q =-5Q Q = 3Q 1 2 - - - + + + 1 2 2 + Q ! Q ! 1 + Q Q = Q ! Q ! 2 1 DEPOIS DO CONTATO ANTES DO CONTATO + 2 -2Q Q Q 1 3Q+(-5Q) -Q = Q ! Q ! = = = = 1 2 2 2 2 2 1 Q ! Q ! = -Q =

20. ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO Na eletrização por indução, a eletrização de um condutor neutro ocorre por simples aproximação de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles. As cargas do objeto condutor neutro são separadas pela aproximação do corpo eletrizado, ficando as cargas de mesmo sinal do indutor o mais distante possível dele. Para manter o objeto induzido eletrizado, mesmo após o afastamento do indutor, devemos ligá-lo à Terra.

22. ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO

24. ELETRÓFORO DE VOLTA

25. POLARIZAÇÃO Dentro de um isolante não há movimentação de elétrons. Mas, dentro de cada molécula, os elétrons se deslocam um pouco no sentido de se aproximarem da carga positiva do bastão. Ocorre uma indução em cada molécula.

26. O pêndulo eletrostático é constituído de uma esfera leve e pequena. Aproximando-se um corpo eletrizado da esfera neutra, ocorrerá o fenômeno da indução eletrostática na esfera e ela será atraída pelo corpo eletrizado. ELETROSCÓPIOS São dispositivos utilizados para indicar se um corpo está carregado ou neutro. O tipo mais simples é o pêndulo elétrico. PÊNDULO ELÉTRICO Observe que a esfera após tocar o corpo carregada é repelida. Isso se dá, porque na eletrização por contato, a esfera irá adquirir carga de mesmo da do corpo

27. PÊNDULO ELÉTRICO Ocorre uma indução eletrostática na esfera do eletroscópio.

28. A esfera fica sujeita a 2 forças: atração e repulsão. Mas, devido à menor distância entre as cargas de sinais contrários, a força de atração é maior, A esfera recebe elétron devido ao contato com o corpo eletrizado. Cargas de mesmo sinal se repelem.