A Eletrostática é a área da Física responsável por estudar as cargas elétricas desconsiderando seu movimento. Ela aborda propriedades e comportamentos das cargas, como força, campo e potencial elétricos, diferentemente da Eletrodinâmica, que estuda a dinâmica das cargas, ou seja, as cargas elétricas em movimento. É regida por dois princípios: o princípio da atração e repulsão das cargas elétricas e o princípio de conservação das cargas. Show
Saiba mais: Óptica — a área da Física que busca compreender fenômenos relacionados à luz Resumo sobre Eletrostática
O que é Eletrostática?A Eletrostática é uma área da física voltada para o estudo das cargas elétricas em repouso. A nomenclatura “eletrostática” vem do grego elektron, cujo significado é “elétron”, e statikos, que significa “estacionário”, portanto “elétron estacionário”. Assim, o nome se dá em razão do seu foco ser nas cargas elétricas estáticas, ou seja, cargas em repouso, com o estudo de seu comportamento, propriedades e fenômenos relacionados. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Propriedades da Eletrostática→ Carga elétricaIntrínseca à matéria, a carga elétrica é uma propriedade física que se origina das partículas subatômicas, prótons e elétrons. Elas podem ser positivas ou negativas, mas por convenção a carga positiva é o próton, e a carga negativa é o elétron. A carga elétrica é quantizada, o que quer dizer que ela possui um valor mínimo de \(\pm\mathbf{1},\mathbf{6}\ \bullet{\mathbf{10}}^{-\mathbf{19}}\ {C} \) (positivo para prótons e negativo para elétrons), conhecido como carga elementar. É impossível encontrar corpos eletrizados com menos dessa quantidade. Sua unidade de medida, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é o Coulomb, representado pela letra C. → EletrizaçãoPara que ocorra a transferência da carga elétrica de um corpo a outro, é preciso que ocorra algum processo de eletrização, que pode ser por contato, atrito ou indução.
A eletrização por contato ocorre quando colocamos um corpo eletricamente carregado em contato com outro corpo. Com isso, ambos os corpos passarão a ter o mesmo sinal e a mesma quantidade de carga elétrica, já que houve uma transferência de cargas, como podemos ver na imagem abaixo. Eletrização por contato.
Aeletrização por atritoocorre ao atritarmos dois corpos eletricamente neutros feitos de materiais diferentes. Durante esse processo, um corpo perderá elétrons, e o outro ganhará elétrons. Após o atrito, ambos estarão eletrizados, mas com sinais opostos, sendo que um corpo ficaráeletrizado positivamente, e o outro, negativamente, podendo assim se atraírem, como podemos ver na imagem. Eletrização por atrito.Atenção! Nem todos os materiais quando atritados são capazes de se eletrizar. Isso depende da sua afinidade elétrica, que varia de acordo com a série triboelétrica. Série triboelétrica.Se atritarmos no vidro um pedaço de isopor, como o vidro tem mais afinidade com a carga positiva, aquele dará elétrons para este. Após o processo, o vidro ficará carregado positivamente, já o isopor ficará carregado negativamente.
Aeletrização por induçãoocorre quando aproximamos um corpo eletricamente neutro (chamado de induzido) a um corpo eletricamente carregado (chamado de indutor), ocorrendo uma polarização das cargas elétricas, sendo que as cargas do corpo carregado atrairão as cargas de sinal contrário e repelirão as cargas com o mesmo sinal que pertencem ao corpo neutro. Posteriormente, esse corpo neutro será transformado em um corpo carregado. Para isso, é preciso que seja feita uma conexão com um fio terra, por onde fluirão os elétrons em direção à Terra ou da Terra, podendo ocorrer a retirada ou adição de elétrons ao corpo. Após o processo, cortaremos o fio e retiraremos o indutor de perto do induzido, como demonstrado na imagem. Eletrização por indução.→ Força elétricaA força elétrica é uma grandeza física vetorial, se tratando de uma força de interação entre as cargas elétricas que varia de acordo com a distância entre elas. Caso as cargas elétricas possuam o mesmo sinal, elas terão uma força repulsiva, mas se possuírem sinais diferentes, apresentarão uma força atrativa, conforme podemos ver na imagem. Representação da atração e da repulsão entre cargas elétricas. Sua unidade de medida, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é o Newton, representado pela letra N. → Potencial elétricoO potencial elétrico é uma grandeza física escalar que mede o trabalho da força elétrica para deslocar uma carga de um ponto a outro. É mais comum encontrarmos o termo diferença de potencial elétrico ou tensão elétrica, que nada mais é que a diferença entre dois potenciais elétricos. Sua unidade de medida, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é o Volt, representado pela letra V. → Campo elétricoO campo elétrico é uma grandeza física vetorial que mede a influência de uma carga elétrica sobre os seus arredores.Ao redor de um corpo eletricamente carregado surgirá um campo elétrico. Se a carga que gerou esse campo for de sinal negativo, seu campo elétrico aponta para o interior da carga, mas se a carga for de sinal positivo, seu campo elétrico aponta para fora da carga, como podemos ver na imagem. Representação das linhas de força do campo elétrico.Sua unidade de medida, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é o Newton por Coulomb, representado por (N/C). → Energia potencial elétricaA energia potencial elétrica é uma grandeza física escalar relacionada à interação entre cargas, sendo assim uma forma de energia relacionada à posição relativa entre pares de cargas elétricas. Caso uma dessas cargas esteja se movimentando, a energia potencial elétrica é transformada em energia cinética. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, a energia potencial elétrica é medida em Joule, representado pela letra J. Saiba também: Gaiola de Faraday — um experimento que mostra o efeito da blindagem eletrostática Princípios da EletrostáticaExistem dois princípios da Eletrostática: o princípio da atração e repulsão e o princípio da conservação das cargas elétricas. → Princípio da atração e repulsãoDe acordo com esse princípio, as cargas elétricas que possuem o mesmo sinal se repelem, enquanto as cargas elétricas de sinais diferentes se atraem. → Princípio da conservação das cargas elétricasDe acordo com esse princípio, se considerarmos um sistema isolado, ou seja, sem troca de cargas elétricas com o meio externo, o somatório das cargas antes do processo de eletrização é o mesmo que o somatório das cargas depois do processo de eletrização. Sendo assim, a carga elétrica é conservada, então não pode ser criada, muito menos destruída. Fórmulas da Eletrostática→ Carga elétrica\(Q=n\cdot e\)
→ Cargas elétricas em contato\(Q_{nova}=\frac{Q_1+Q_2}{2}\)
→ Força elétrica ou lei de Coulomb\(h\vec{F}=k\frac{\left|Q_1\right|\cdot\left|Q_2\right|}{d^2}\)
→ Potencial elétrico\(V_A=\frac{W_{AB}}{q}\)
→ Diferença de potencial elétrico (ddp)\(HU=V_B-V_A\)
→ Campo elétrico relacionado com a força elétrica\(\vec{F}=\left|q\right|\cdot\vec{E}\)
→ Campo elétrico\(H\vec{E}=k\frac{\left|Q\right|}{d^2}\)
→ Energia potencial elétrica\(HE_P=k\frac{\left|Q\right|\cdot\left|q\right|}{d}\)
→ Energia potencial elétrica relacionada ao potencial elétrico\(E_P=q\cdot V\)
Eletrostática x EletrodinâmicaA Eletrostática e Eletrodinâmica são duas áreas da Física que estudamos em Eletricidade e Magnetismo (muitas vezes chamado de Eletromagnetismo). A Eletrostática é área responsável por estudar as cargas elétricas em repouso, sem movimento. Já a Eletrodinâmica é a área que estuda as cargas elétricas em movimento, daí o nome “dinâmica”. Mas há uma terceira área, o Eletromagnetismo, que estuda, de maneira unida, os fenômenos associados à eletricidade e ao magnetismo. Leia também: Cinco coisas que você precisa saber sobre eletricidade Exercícios resolvidos sobre EletrostáticaQuestão 1 (Uece) Um corpo tem 2·1018 elétrons e 4·1018 prótons. Dado que a carga elétrica de um elétron (ou de um próton) vale, em módulo, 1,6·10-19 C, podemos afirmar que o corpo está carregado com uma carga elétrica de: A) – 0,32 C B) 0,32 C C) 0,64 C D) – 0,64 C Resolução: Alternativa B Como a carga elementar vale \(\pm1,6\cdot{10}^{-19}\ C\), então a carga dos prótons é: \(Q_P=4\cdot{10}^{18}\cdot1,6\cdot{10}^{-19}\) \(Q_P=0,64\ C\) E a carga dos elétrons: \(Q_E=2\cdot{10}^{18}\ast(-1,6\cdot{10}^{-19}\ C)\) \(Q_E=-0,32\ C\) Logo: \(Q=Q_P+Q_E\) \(Q=0,64-0,32\) \(Q=0,32\ C\) Questão 2 (Mackenzie-SP) Uma carga elétrica puntiforme com \(q=4,0\ \mu C\), colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. O campo elétrico nesse ponto P tem intensidade: A) \(3,0\cdot{10}^5\ N/C\) B) \(2,4\cdot{10}^5\ N/C\) C) \(1,2\cdot{10}^5\ N/C\) D) \(4,0\cdot{10}^{-6}\ N/C\) E) \(4,8\cdot{10}^{-6}\ N/C\) Resolução: Alternativa A De acordo com as informações dadas pelo enunciado, temos a força e precisamos encontrar o campo elétrico. Para isso, utilizaremos a fórmula que relaciona o campo elétrico com a força elétrica: \(\vec{F}=\left|q\right|\cdot\vec{E}\) \(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\cdot\vec{E}\) \(\mu={10}^{-6}\), então substituindo: \(1,2=4,0\cdot{10}^{-6}\cdot\vec{E}\) \(\frac{1,2}{4,0\cdot{10}^{-6}}=\vec{E}\) \(0,3\cdot{10}^6=\vec{E}\) \(3\cdot{10}^{-1}\cdot{10}^6=\vec{E}\) \(3\cdot{10}^{-1+6}=\vec{E}\) \(3\cdot{10}^5N/C=\vec{E}\) O que e o princípio dá atração e repulsão?a) Princípio da Atração e Repulsão: cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem.
Qual o princípio dá atração e repulsão das cargas elétricas?As cargas elétricas são sujeitas a atração ou repulsão umas com as outras, segundo o princípio: “cargas elétricas de mesmo sinal se repelem. Cargas elétricas de sinais opostos se atraem”. Por exemplo: as positivas se repelem umas das outras. As negativas se repelem umas das outras.
Como PodeRepulsão elétrica (somente repulsão, repulsão eletrônica ou ainda repulsão eletromagnética) é o fenômeno do afastamento entre duas partículas que possuem cargas elétricas idênticas, ou melhor, de mesmo sinal (positivo, positiva; ou negativo, negativo).
Quais são os 3 princípios dá eletrostática?Quais são os princípios da eletrostática?. Princípios da atração e repulsão.. Princípio da conservação de cargas elétricas.. Tipos de eletrização.. |