Electrização. Condutores e isoldarores eléctricos. Lei de Coulomb Campo eléctrico Campo Magnético e Magnetismo.

1. 3º Módulo: Electricidade
Temas:
Electrização;
Condutores e Isoladores eléctricos;
Lei de Coulomb;
Campo eléctrico;
Efeito Magnético e Magnetização.
Formador: Filipe Mathusso Lunavo /www.mathussojucuiana.blogspot.com
Estaquinha, Julho de 2014

2. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 1
OBJECTIVOS DO MÓDULO
Caroformando,aoterminaroestudodestemódulo,vocêdeveráconseguirresponderosseguintesobjectivos,que
acheiimportantesparaqueospossaalcança-los,poisdestaforma,teráumdomíniosobreosconteúdosqueaqui
abordei.
Eisosobjectivosdestemódulo:
Conceituarelectrização, assimcomoosprocessosdeelectrização;
Realizarexperiênciasqueprovemosprocessosdeelectrização;
Identificaroscondutoreseisoladoreseléctricos;
AnunciaraleideCoulombeutiliza-lonaprática;
Definirumcampoeléctricoresolverdiversosproblemasligadosaomesmo;
Teranoçãosobreoefeitomagnéticoemagnetização.

3. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 2
AULA1:ELETRIZAÇÃO
Electrização -consiste na transferência de cargas eléctricas entre os corpos, e essa transferência
pode ocorrer por três processos conhecidos: por atrito, por contacto e por indução.
Electrização por Atrito
Electrização por atrito -ocorre quando materiais não condutores são atritados uns contra outros.
Nesse processo, um dos materiais perde electrões e outro ganha, de modo que um tipo de
material fica positivo e outro fica negativo.
EXPERIÊNCIAS:
1. Carregar um pente passando-o várias vezes no cabelo. A comprovação de que ele ficou
carregado é obtida atraindo-se pequenas partículas, por exemplo, de pó de giz.
2. Pegue uma caneta esferográfica e corte alguns pedaços de papel bem pequeno. Agora
atrite a parte de trás da caneta em seu cabelo e depois aproxime a parte atritada aos
pedaços de papel.
Electrização por Contacto
É o fenómeno que ocorre quando um corpo neutro encosta em um corpo electrizado e vice-versa.
Observe que os corpos, após o contacto, ficam electrizados com cargas de mesmo sinal.
Explicando: (observe a figura acima)
O corpo A está está electrizado com seis cargas elementares positivas e o corpo B está neutro.
Durante o contacto há então a transferência de duas cargas elementares negativas de B para A,
fazendo então diminuir a quantidade de cargas positivas do corpo A, enquanto, no corpo B o
número de cargas positivas passa a exceder o número de electrões.

4. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Fil
RESUMINDO: O número de cargas positivas do corpo
negativas que ele perdeu para o corpo
corresponde à mesma quantidade de cargas positivas que o corpo
Também podemos observar nas seguintes figuras:
2
Electrização por Indução
Electrização por indução é o processo de carregar electricamente um objecto colocando
no campo eléctrico de outro objecto carregado, às vezes
eléctrica.
O processo de electrização por
um condutor neutro. O corpo electrizado, o indutor, é colocado próximo ao corpo neutro, o
induzido, e isso permite que as
corpo neutro, devido a Lei de Atracão e Repulsão entre as cargas eléctricas. As distribuições de
cargas no corpo induzido mantêm
induzido deve-se colocá-lo em contacto com outro corpo neutro e de dimensões maiores, antes
de afastá-lo do indutor. Ao conectar o corpo induzido a outro com dimensões maiores, como no
caso mais frequente quando se usa o fio terra, este adquire cargas de sinal opo
indutor.
EXPERIÊNCIA
Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana
O número de cargas positivas do corpo B, corresponde à quantidade de cargas
negativas que ele perdeu para o corpo A. O número de cargas positivas perdidas pelo
corresponde à mesma quantidade de cargas positivas que o corpo B ganhou.
Também podemos observar nas seguintes figuras:
2 3
Electrização por Indução
é o processo de carregar electricamente um objecto colocando
de outro objecto carregado, às vezes também é chamada de
electrização por indução ocorre quando um corpo electrizado redistribui cargas de
um condutor neutro. O corpo electrizado, o indutor, é colocado próximo ao corpo neutro, o
induzido, e isso permite que as cargas do indutor atraiam ou repelem as cargas negativas do
corpo neutro, devido a Lei de Atracão e Repulsão entre as cargas eléctricas. As distribuições de
cargas no corpo induzido mantêm-se apenas na presença do corpo indutor. Para electrizar o
lo em contacto com outro corpo neutro e de dimensões maiores, antes
lo do indutor. Ao conectar o corpo induzido a outro com dimensões maiores, como no
caso mais frequente quando se usa o fio terra, este adquire cargas de sinal opo
Por indução electrostática as folhas do
electroscópio sofrem repulsão ao se aproximar um
objecto electrizado.
3
corresponde à quantidade de cargas
número de cargas positivas perdidas pelo A,
ganhou.
é o processo de carregar electricamente um objecto colocando-o
também é chamada de indução
indução ocorre quando um corpo electrizado redistribui cargas de
um condutor neutro. O corpo electrizado, o indutor, é colocado próximo ao corpo neutro, o
cargas do indutor atraiam ou repelem as cargas negativas do
corpo neutro, devido a Lei de Atracão e Repulsão entre as cargas eléctricas. As distribuições de
se apenas na presença do corpo indutor. Para electrizar o
lo em contacto com outro corpo neutro e de dimensões maiores, antes
lo do indutor. Ao conectar o corpo induzido a outro com dimensões maiores, como no
caso mais frequente quando se usa o fio terra, este adquire cargas de sinal oposto ao do corpo
Por indução electrostática as folhas do
sofrem repulsão ao se aproximar um

5. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 4
AULA 2: CONDUTORES E ISOLADORES ELÉCTRICOS
CONDUTORES ELEÉCTRICOS
Os condutores de electricidade são meios materiais que permitem facilmente a passagem de
cargas eléctricas. O que caracteriza um material como condutor é a camada de valência dos
átomos que constituem o material. O que poucas vezes é dito e que na verdade, para um material
ser ou não condutor, depende do valor da diferença de potencial a que ele está sendo submetido.
Os materiais condutores têm larga utilização no dia-a-dia. São utilizados, por exemplo, nos fios
condutores de electricidade e na indústria de electroeletrônicos, entre muitas outras utilizações.
Tipos de condutores de corrente eléctrica.
Sólidos:
Os metais no geral são bons condutores de electricidade, pois eles possuem os electrões livres.
Mas o ouro, a prata e o cobre, também são condutores.
Figuras de condutores eléctricos
Líquidos:
Podemos citar como exemplo as soluções básicas ácidas ou salinas. Numa solução salina, água
pura com sal de cozinha (NaCl), onde aparecem catiões (iões positivos) Na+
e aniões (iões
negativos) Cl-
. Temos iões quando um átomo ganha ou perde electrões. Ao colocarmos na
solução duas placas condutoras ligadas a uma bateria, os catiões Na+
formarão uma corrente
eléctrica dirigindo-se ao pólo negativo, e os aniões Cl-
formarão uma corrente dirigindo-se ao
pólo positivo.
Gasosos:
Como exemplo podemos citar o sódio, o fósforo, o mercúrio, o néon etc. Os gases em geral são
isolantes, mas, quando ionizados tornam-se condutores.

6. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 5
ISOLADORES ELÉCTRICOS
Os isolantes eléctricos são materiais nos quais não há facilidade de movimentação de cargas
eléctricas.
Os materiais isolantes são largamente utilizados, assim como os materiais condutores. São
utilizados, por exemplo, na parte externa dos fios, encapando-os para melhor conduzir a
electricidade.
São exemplos de materiais isolantes: isopor, borracha, vidro, a madeira, o papel e o plástico,
assim como muitos outros.
Algumas figuras de isoladores.

7. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Fil
AULA 3: LEI DE COULOMB
O cientista francês Charles Augustin de Coulomb (1736
o estudo da electricidade. Construiu a balança de torção para medir a intensidade da força
eléctrica actuante sobre duas
outra, conforme mostra a figura abaixo.
As forças eléctricas podem ser de atracão ou de repulsão. No tratamento da
apenas considerada a intensidade da força, seja ela atractiva ou repulsiva.
A Lei de Coulomb foi enunciada como segue:
“A força de atracão ou de repulsão entre duas cargas é directamente proporcional ao produto
do módulo das cargas eléctricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre
elas”.
Analiticamente, é expressa a seguir
Onde:
• F é a força,
• K é a constante electrostática,
• Q1 é a carga 1,
• Q2 é a carga 2 e
• d² é o quadrado da distância entre as cargas
Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana
AULA 3: LEI DE COULOMB
Augustin de Coulomb (1736-1806) deu importante contribuição para
da electricidade. Construiu a balança de torção para medir a intensidade da força
cargas eléctricas colocadas a uma determinada distância uma da
outra, conforme mostra a figura abaixo.
Diagrama que descreve o mecanismo básico da
lei de Coulomb. As cargas de mesmo sinal
repelem e as cargas de sinal diferentes
atraem.
forças eléctricas podem ser de atracão ou de repulsão. No tratamento da
apenas considerada a intensidade da força, seja ela atractiva ou repulsiva.
enunciada como segue:
“A força de atracão ou de repulsão entre duas cargas é directamente proporcional ao produto
do módulo das cargas eléctricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre
seguir:
K é a constante electrostática,
d² é o quadrado da distância entre as cargas
6
1806) deu importante contribuição para
da electricidade. Construiu a balança de torção para medir a intensidade da força
cargas eléctricas colocadas a uma determinada distância uma da
Diagrama que descreve o mecanismo básico da
As cargas de mesmo sinal se
de sinal diferentes se
forças eléctricas podem ser de atracão ou de repulsão. No tratamento da lei de Coulomb, será
“A força de atracão ou de repulsão entre duas cargas é directamente proporcional ao produto
do módulo das cargas eléctricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre

8. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 7
O valor da constante electrostática no vácuo é 9.109
N.m2
/C2
Quando falamos em 1,0 C (Coulomb), em relação à quantidade de energia, devemos saber que
essa energia é totalmente elevada em um simples ponto material. No entanto, quando comparado
as cargas encontradas na natureza, o Coulomb se mostrou um valor muito alto.
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS ENVOLEVNDO LEI DE COULOMB
1. Qual o valor da força atractiva que surge entre duas cargas eléctricas de valores +2nC e -
1nC que encontram-se no vácuo a uma distância de 3 metros uma da outra?
Importante:
Meio: Como verificamos no enunciado, as cargas estão no vácuo desta forma K = 9.109
Unidade: Os valores das cargas eléctricas estão expressas em n, ou seja em nano, por
isso é importante utilizar o valor para n, conforme tabela exibida no tópico anterior que
diz que nano (n) é 10-9
.
Dados Pedido Resolução
K= 9.109
q1 = 2.10-9
q2 = 1.10-9
d= 3
R: O valor da força atractiva que surge entre duas cargas de valores +2nC e -1nC que
encontram-se no vácuo a uma distância de 3 metros uma da outra é 9
102 −
∗ N.
2
99
9
3
)101(102
109
−−
∗×∗
∗=F
9
101102
109
99
9
−−
∗×∗
∗=F
NF 9
102 −
∗=

9. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 8
2. Considerando duas cargas eléctricas positivas e idênticas com valores de 1µC, que se
repelem no vácuo com uma força de 3,6 .10-2
N, calcule qual a distância entre essas duas
cargas eléctricas. O primeiro passo, a ser dado, é retirar os dados do enunciado.
Lembrar que 1µC = 10-6
Assim q1 e q2 = 1.10-6
F = 3,6. 10-2
N
Como as cargas encontram-se no vácuo K = 9.109
Agora é realizar as devidas substituições na lei de Lei de Coulomb, para encontrar o valor
de d.
Como o valor de d é em metros conforme estudamos no na Lei de Coulomb, a resposta para esse
problema é 0,5 metros de distância entre as cargas eléctricas.

10. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Fil
AULA 4: CAMPO ELÉCTRICO
O campo eléctrico é uma medida da acção que uma carga exerce sobre as cargas eléctricas
localizadas no seu raio de acção. O campo eléctrico define uma grandeza de tipo vectorial. A
direcção do vector campo eléctrico criado por uma carga eléctrica pontual é radial. Cargas
positivas têm sentido divergente e cargas negativas têm sentido converge
vector campo eléctrico divergente criado por uma carga positiva quando multiplicado pelo sinal
de uma carga negativa conduz, como se esperava, a um vector força eléctrica de atracção.
Para definir, matematicamente, o campo eléctrico é
que o represente. Esta grandeza é o vector campo eléctrico. Considerando a definição utilizada
anteriormente, o vector campo eléctrico é dado por:
Onde:
E = campo eléctrico;
F = força
q= carga eléctrica.
Atenção: A unidade de campo eléctrico (E) no Sistema Internacional (SI) é Newton/Coulomb
(N/C).
Algumas imagens do campo eléctrico
NOTA: Michael Faraday (1791
também contribuído com outros trabalhos para o electromagnetismo, posteriormente este
conceito foi aprimorado com os trabalhos de James Clerk Maxwell, discípulo de Faraday.
EXERCÍCIOS BÁSICOS:
1. Sobre uma carga eléctrica de 2,0.10
força de intensidade 0,80 N. Despreze as acções
eléctrico nesse ponto.
Dados Pedido
F = 0.80 N
q= 2,0.10-6
C
Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana
: CAMPO ELÉCTRICO
O campo eléctrico é uma medida da acção que uma carga exerce sobre as cargas eléctricas
localizadas no seu raio de acção. O campo eléctrico define uma grandeza de tipo vectorial. A
direcção do vector campo eléctrico criado por uma carga eléctrica pontual é radial. Cargas
positivas têm sentido divergente e cargas negativas têm sentido converge
vector campo eléctrico divergente criado por uma carga positiva quando multiplicado pelo sinal
de uma carga negativa conduz, como se esperava, a um vector força eléctrica de atracção.
Para definir, matematicamente, o campo eléctrico é necessário definirmos uma grandeza física
que o represente. Esta grandeza é o vector campo eléctrico. Considerando a definição utilizada
anteriormente, o vector campo eléctrico é dado por:
q
F
E = ou
A unidade de campo eléctrico (E) no Sistema Internacional (SI) é Newton/Coulomb
Algumas imagens do campo eléctrico
Michael Faraday (1791 – 1867) foi o primeiro a propor o conceito de campo eléctrico e
também contribuído com outros trabalhos para o electromagnetismo, posteriormente este
conceito foi aprimorado com os trabalhos de James Clerk Maxwell, discípulo de Faraday.
Sobre uma carga eléctrica de 2,0.10-6
C, colocada em certo ponto do espaço, age uma
força de intensidade 0,80 N. Despreze as acções gravitacionais. Determine
Dados Pedido Resolução
q
F
E = E
N
E
q
F
E
102
08,0
6
⇒
∗
=⇒= −
9
O campo eléctrico é uma medida da acção que uma carga exerce sobre as cargas eléctricas
localizadas no seu raio de acção. O campo eléctrico define uma grandeza de tipo vectorial. A
direcção do vector campo eléctrico criado por uma carga eléctrica pontual é radial. Cargas
positivas têm sentido divergente e cargas negativas têm sentido convergente. Por exemplo, o
vector campo eléctrico divergente criado por uma carga positiva quando multiplicado pelo sinal
de uma carga negativa conduz, como se esperava, a um vector força eléctrica de atracção.
necessário definirmos uma grandeza física
que o represente. Esta grandeza é o vector campo eléctrico. Considerando a definição utilizada
A unidade de campo eléctrico (E) no Sistema Internacional (SI) é Newton/Coulomb
1867) foi o primeiro a propor o conceito de campo eléctrico e
também contribuído com outros trabalhos para o electromagnetismo, posteriormente este
conceito foi aprimorado com os trabalhos de James Clerk Maxwell, discípulo de Faraday.
ponto do espaço, age uma
gravitacionais. Determine o campo
CNE /104 5
∗=

11. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 10
AULA 5: EFEITO MAGNÉTICO E MAGNETIZAÇÃO
O efeito magnético é aquele que se manifesta pela criação de um campo magnético na região em
torno da corrente. A existência de um campo magnético em determinada região pode ser
comprovada com o uso de uma bússola: ocorrerá desvio de direcção da agulha magnética. Este é
o efeito mais importante da corrente eléctrica, constituindo a base do funcionamento dos
motores, transformações, relés, etc.
Magnetização é o processo pelo qual se magnetiza um corpo ou uma substância.
Magnetizar significa produzir uma orientação organizada nos imãs elementares de tal modo que
se produzam pólos distintos e o material se torne magnetizado (atrai outros materiais ferro-
magnéticos). A magnetização pode ser obtida colocando o material ferro-magnético em presença
de um campo magnético. Este campo magnético pode ser produzido por outro material
magnetizado ou por um campo magnético produzido.
Algumas imagens de magnetização

12. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 11
UM POUCO DE HISTORIAL
COULOMB
Charles Augustin de Coulomb foi um físico francês que viveu
de 1736 a 1806, fez descobertas e formulou teorias usadas até
hoje no estudo da Electrostática, principalmente. Criador da Lei
do Coulomb, seu nome foi dado à unidade de Carga Eléctrica,
o Coulomb.

13. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 12
REVENDO O QUE JÁ APRENDI
1. Faça outras experiências da electrização por atrito, diferente das apresentadas na aula 1.
2. Diferencie a electrização por contacto da por indução.
3. Quantos tipos de condutores eléctricos aprendestes? Quais são e o que diferente um do
outro?
4. A cada passo que nós damos, sempre nos deparamos com os condutores, assim como os
isoladores eléctricos. Caracterize os condutores e isoladores eléctricos.
5. Porque é que um condutor sempre aparece isolado?
6. Faça uma experiência para provar que a água é um bom condutor eléctrico.
7. As forças eléctricas podem ser de atracção ou de repulsão. Explique com base na lei de
Coulomb.
8. Faça uma experiência utilizando íman para provar a atracção e repulsão das cargas.
9. Enuncie a lei de Coulomb e expresse-a matematicamente.
10. Qual é o valor da constante k quando as cargas se encontram no vácuo?
11. Resolve os problemas a baixos:
a) Duas esferas iguais, electrizadas com cargas 2µC e -8µC são colocadas em contacto
uma com a outra e, depois, separadas pela distância de 9cm.Determine a intensidade
da força de interacção eléctrica entre essas esferas.
b) Duas cargas electrizadas com cargas iguais a 2x10-6C, distam entre si 30cm. Calcule
a força de interacção electrostática entre elas. O meio é o vácuo cuja constante vale
9x109
N.m²/C².
c) Uma pequena esfera, com carga eléctrica positiva Q1 = 1,5 * 10-9
, está a uma
distância 0,05m da Q2 = -2*10-9 ,
num vácuo. Qual é a intensidade da força.
d) Determine a intensidade da força no caso que
segue. As cargas puntiformes q1 = 20 C e q2
= 64 C estão fixas no vácuo (k = 9 × 109
N.m2
/C2
), respectivamente nos pontos A e B,
como mostra a figura ao lado.
e) Duas cargas eléctricas puntiformes positivas, distantes 3,0*10-3
m uma da outra,
interagem mutuamente com uma força de repulsão electrostática de intensidade 8,0
*103
N. A intensidade do vector campo eléctrico gerado por uma delas (Q1) no ponto
onde se encontra a outra (Q2) é 2,0 *109
V/m. Qual é o valor da carga eléctrica Q2?
Considere: k = 9 × 109
N.m2
/C2

14. Texto de Apoio Física 3º Ano/ Julho 2014 Filipe Mathusso Jucuiana 13
f) Duas cargas pontuais Q1 e Q2, respectivamente iguais a +2,0 C e -4,0 C, estão fixas
na recta representada na figura, separadas por uma distância de 4m. Qual é o valor da
intensidade da força? Considere: k = 9 × 109
N.m2
/C2
12. Duas partículas com carga 5 × 10-6C cada uma estão separadas por uma distância de 1m.
Dado K = 9 × 109 Nm2/C2, determine:
a) A intensidade da força eléctrica entre as partículas;
b) O campo eléctrico no ponto médio entre as partículas.
13. Num ponto P do espaço situado à distância de 6 cm duma carga pontual, Q, uma pequena
carga de teste positiva q=0,008 é repelida por uma força de N3
102 −
× .
a) Represente esquematicamente o problema.
b) Determine o módulo do campo eléctrico no ponto P.
c) Calcule o módulo da carga pontual criadora do campo eléctrico.
d) Se a distância entre a carga pontual Q e o ponto P duplicar, como irá ser modificado o
módulo do campo eléctrico em P? Justifique.
14. O diagrama ao lado representa a intensidade do
campo eléctrico originada por uma carga, Q, fixa
no vácuo, em função da distância da carga.
Detemine:
a) O valor da carga Q, que origina o campo.
b) O valor do campo eléctrico num ponto P, a 50
cm da carga Q.
REFERÊNCIAS
1. Brito, L., Fiolhais, M. e Providência, C., Campo Electromagnético, McGraw Hill, 1999
2. Meneses, João Paulo de. Física 10ª classe F10. Texto Editoras, Maputo – Moçambique.
3. Thomas Carvalho. Lei de Coulomb (em português). Terra. InfoEscola. Página visitada
em 15 de julho de 2013.
4. http://www.physnet.org/modules/pdf_modules/m114.pdf Coulomb's Law
5. http://scienceworld.wolfram.com/physics/CoulombsLaw.html Coulomb's Law -- from
Eric Weisstein's World of Physics
6. P. Pérez et al., Électromagnétisme. Fondements et applications, Masson, Paris, 1997,
page 14
7. http://www.efeitojoule.com/2008/06/eletrizacao-por-atrito-no-vestibular.html
8. http://www.efeitojoule.com/2008/06/eletrizacao-por-contato-no-vestibular.html
9. http://www.efeitojoule.com/2008/06/eletrizacao-por-inducao-no-vestibular.html