Eletrostática
Professor Sandro Dias Martins
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Potencial elétrico:
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Agora, quando as dimensões do corpo não
puderem ser desprezadas, temos duas
situações a considerar: Condutor esférico e
Condutor pontiagudo.
Para um corpo de pequenas dimensões e
carregado de eletricidade, desprezamos o seu
volume e consideramos como se fosse uma
carga elétrica puntiforme, ou seja, uma carga
elétrica concentrada num ponto. Nesse caso:
Campo elétrico:
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A carga elétrica em uma esfera condutora,
em equilíbrio eletrostático e isolada de outras
cargas, distribui-se uniformemente pela sua
superfície, devido à repulsão elétrica.
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Sejam R o raio da esfera e d a distância de
centro da esfera até o ponto onde se querem
o campo elétrico E e o potencial elétrico V.
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Para pontos:
1) Externos à esfera
Para pontos externos à esfera (d >R),
consideramos como se a carga fosse
puntiforme e localizada no centro da esfera:
2) Na superfície da esfera
A intensidade do campo elétrico na
superfície da esfera fica reduzido à metade
do campo elétrico muito próximo dessa
superfície. Entretanto, o potencial elétrico
coincide com o potencial de um ponto muito
próximo.
Superfície – (d = R)
3) No interior da esfera
A intensidade do vetor campo da esfera, a
intensidade do campo elétrico é nula e o
potencial elétrico coincide com o da
superfície.
Interior – (d < R)
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Observação:
A intensidade do vetor campo elétrico no
interior de um condutor carregado de
eletricidade e em equilíbrio eletrostático é
sempre nula.
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Dada uma esfera condutora, carregada e em
equilíbrio eletrostático:
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A intensidade do campo elétrico na região da
esfera se comporta em função da distância,
de acordo com o diagrama a seguir:
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Epróx – intensidade do campo elétrico próximo
da superfície.
Esup – intensidade do campo elétrico na
superfície da esfera.
Eint – intensidade do campo elétrico no
interior da esfera.
Eext – intensidade do campo elétrico em
pontos externos da esfera.
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Dada uma esfera condutora, carregada e em
equilíbrio eletrostático:
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O potencial elétrico na região da esfera se
comporta de acordo com os diagramas a
seguir:
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Num condutor de eletricidade, carregado e
em equilíbrio eletrostático, as cargas elétricas
se distribuem pela sua superfície. Tal fato
ocorre devido à repulsão elétrica que ocorre
entre elas.
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Verifica-se que num condutor pontiagudo,
além das cargas se distribuírem pela sua
superfície, elas se concentram em maior
densidade superficial nas regiões de pontas.
Tal fenômeno é conhecido como poder das
pontas
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Devido ao poder das pontas, podemos
explicar o funcionamento do para-raios.
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Nos dias quentes, as camadas de ar se
movem rapidamente (convecção) e isso
provoca um alto atrito entre o ar e as nuvens
e entre as próprias camadas das nuvens. Tais
atritos geram cargas elétricas.
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Algumas nuvens adquirem, no atrito, cargas
elétricas positivas e outras negativas.
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O pára-raios, devidamente aterrado, sofre
indução e se eletriza com carga elétrica de
sinal contrário ao da nuvem.
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Devido ao poder das pontas, e por isso o
pára-raios é pontiagudo, este vai acumular
uma densidade superficial de cargas elétricas
maior do que na superfície da Terra.
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No momento em que o ar não conseguir mais
suportar o campo elétrico criado pelas cargas
elétricas, nuvem e pára-raios, ocorre a
descarga, ou seja, o raio. No momento do
raio, dizemos que a rigidez dielétrica do ar
foi vencida.
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A luz emitida pelo raio (relâmpago) ocorre
devido ao efeito Joule, ou seja, aquecimento
do ar que ocorre a milhares de graus Celsius.

O som emitido pelo raio (trovão) ocorre pelas
ondas mecânicas geradas na expansão do ar,
devido ao seu aquecimento.
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Observação:
A blindagem eletrostática é determinada
pelo campo elétrico sendo nulo no interior
de um condutor carregado e em equilíbrio
eletrostático.