Eletromagnetismo
Estudo dos fenômenos elétricos e magnéticos
A Física se divide em:
Mecânica  Cinestésico (movimento);
Óptica  Visão (luz);
Ondulatória  Audição (som);
Termologia  Calor e Temperatura (Tato);
Quântica (moderna);
Eletromagnetismo.
Divisões do eletromagnetismo
Eletrostática: Estudo das cargas elétricas em
repouso.
Eletrodinâmica: Estudo das cargas elétricas em
movimento, estudo dos circuitos.
Magnetismo: Estudo dos fenômenos magnéticos
Motivação
A Física do Eletromagnetismo permite o rápido
avanço tecnológico existente na nossa sociedade
atual.
Em nosso cotidiano estamos cercados de máquinas
cujo funcionamento é explicado através do
Eletromagnetismo.
A falta de conhecimento sobre fenômenos elétricos
pode vir a ser perigosa.
Fenômenos elétricos
Conceitos Básicos
Carga elétrica: Propriedade de algumas partículas
elementares. Átomos são formados de prótons,
elétrons e nêutrons. Prótons possuem carga positiva
e elétrons possuem carga negativa. Suas cargas são
iguais em módulo. Um nêutron possui carga nula.
Um átomo neutro possui a mesma quantidade de
prótons e elétrons. PRÓTONS NÃO SE MOVEM!
Cargas opostas se atraem e cargas iguais se repelem.
Condutores: materiais onde as cargas elétricas se
movem com facilidade como o corpo humano, a
água e os metais.
Isolantes: Materiais onde as cargas elétricas não
podem se mover como plástico, borracha, vidro e
água destilada.
Semi-condutores: Materiais com propriedades
intermediárias como o silício. Essenciais na
fabricação de computadores.
Supercondutores: condutores perfeitos, materiais
onde as cargas se movem sem perda de energia.
Quantização da Carga Elétrica
Um corpo carregado não pode possuir qualquer valor
de carga, apenas valores múltiplos da carga do
elétron. Afinal um corpo não pode estar carregado
com meio elétron.
Q=n.e
Q  carga elétrica
n  quantidade de eletróns
e  carga de um elétron. e = -1,6 x 10-19 C (Coulomb 
unidade de carga elétrica)
Quantização da carga elétrica Exemplo
Ex. 1: A carga elétrica de um fio de cobre passou de 128 x
103 C para 96 x 103 C. O fio perdeu ou ganhou elétrons?
Quantos? (e = -1,6 x 10-19 C)
Resolução: Para que haja diminuição na carga é
necessário que se ganhe elétrons.
Objetivo: n. Dados: Q, e. Equação: Q = n . e.
Q = 96 x 103 - 128 x 103 = -32 x 103 C; e = -1,6 x 10-19 C
Substituindo na equação: -32 x 103 C = n . -1,6 x 10-19 C
n = -32 x 103 C / -1,6 x 10-19 C; n = 20 x 1022
Processos de eletrização
Atrito
Ao esfregar dois objetos um deles “roubará” elétrons
do outro ficando positivo.
O objeto que perdeu elétrons ficará negativo. As
cargas dos dois objetos serão iguais em módulo.
O objeto que rouba os elétrons possui maior
eletronegatividade, capacidade de roubar elétrons.
Atrito – Exemplo
Ex. 2: Ao se atritar um canudo em um papel toalha, notouse que o canudo atraia pequenos pedaços de papel
neutros.
a) Por que isso acontece?
b) Caso o canudo tenha ficado com uma carga de 176 x
102 C, qual a carga do papel toalha? Quantos elétrons
foram ganhos pelo papel toalha? (e = -1,6 x 10-19 C)
Resolução: a) Após o atrito o canudo adquiriu carga, ao se
aproximar do papel as cargas iguais se afastam do
canudo e as cargas opostas são atraídas por ele.
b) Após o atrito  Qcanudo = - Qpapel toalha.
Qpapel toalha = - 176 x 102 C
Objetivo: n. Dados: Q, e. Equação: Q = n . e.
Q = - 176 x 102 C; e = -1,6 x 10-19 C
Substituindo na equação: - 176 x 102 C = n. -1,6 x 10-19 C
n = - 176 x 102 C / -1,6 x 10-19 C
n = 110 x 1021
Contato
Quando dois condutores entram em contato suas
cargas elétricas são divididas entre si,
proporcionalmente ao tamanho dos condutores.
Contato – Exemplo
Ex. 3: Uma esfera A está inicialmente neutra. Então e
ela entra em contato, ao mesmo tempo, com as
esferas B, de carga 2Q, e C, de carga – 5 Q. Em
seguida a esfera A entra em contato com a esfera D,
com metade do tamanho da esfera A e carga 4Q e
depois se separam. Qual é a carga final da esfera A se
todas as esferas são condutoras?
Resolução: Para determinar a carga de corpos idênticos
após o contato soma-se a carga de todos e divide-se
pela quantidade de corpos.
1º Contato: A, B e C.
QA + QB + QC = 0 + 2Q – 5Q = -3Q.
-3Q / 3 = -Q. Após o contato cada esfera tinha carga
– Q.
2º Contato: Como a esfera D possui metade do
tamanho considera-se que a esfera A como duas
esferas do tamanho da esfera D, cada uma com
metade da carga de A.
Tem-se então: A1, A2, D.
QA1 + QA2 + QD = -0,5Q – 0,5Q + 4Q = 3 Q.
3Q / 3 = Q.
Como A1 e A2 tem carga Q então A tem carga 2Q.
Indução
Ao aproximar um condutor eletrizado e um condutor
neutro haverá uma polarização de cargas no
condutor neutro. Caso um dos lados do condutor
neutro entre em contato com a Terra ele ficará
carregado com as cargas do lado contrário ao
contato.
O objeto que faz contato com a Terra é chamado de
“fio terra”.
Indução – Exemplo
Ex. 4: Ao carregar um corpo neutro por indução,
utilizando um corpo carregado positivamente e aterrando
esse corpo com a Terra que carga será enviada para a
Terra? Qual será a carga do corpo neutro?
Resolução: Ao aproximar o corpo positivo do corpo
neutro, as cargas negativas se aproximarão do corpo
positivo e as cargas positivas se afastarão. Então o fio
Terra é colocado ao lado das cargas positivas que “vão”
para a Terra. Ao retirar o fio Terra e afastar o objeto
positivo o corpo neutro, com menos cargas positivas,
estará eletrizado negativamente.
Eletrostática - Força elétrica
Existe uma força que atua entre cargas elétricas. Essa
força é dada pela expresão:
Fel = K . |Q1 | . |Q2 | / (d12)2
Fel  Força elétrica
K  constante que depende do meio. No vácuo: K =
9 . 109 N . m2 / C2
Q  carga elétrica.
d  distância entre as cargas.
Sobre a Força Elétrica:
A mesma força que Q1 exerce em Q2, Q2 exerce em Q1
(ação e reação).
No caso de esferas carregadas, a distância utilizada na
equação é medida a partir do centro das esferas.
A força é uma grandeza vetorial e deve ser somada
vetorialmente. Em alguma somas vetoriais é necessária a
Lei dos Cossenos.
Lei dos Cossenos: Fr2 = F12 + F22 + 2 . F1 . F2 . cos Θ