Física Eletricidade
1-Introdução
No desenvolvimento da ciência, não há uma ordem cronológica; as coisas vão
sendo descobertas, pesquisadas, pela necessidade e até mesmo por acaso. Assim foi com
a eletricidade e o magnetismo que teve seu início com a descoberta do âmbar 600 a.C,
seiva de um tipo de árvore que, endurecida, tem a propriedade de atrair materiais leves
quando atritada; e da magnetita, pedra que tem a propriedade de atrair materiais
ferrosos, sem a necessidade de ser atritada. Conta-se que a descoberta da eletricidade
deve-se a Tales de Mileto. Ele teria observado que o âmbar, uma resina fóssil
denominada elektron entre os gregos, adquiria a propriedade de atrair objetos leves,
como pedaços de palha, após ser esfregado num tecido. Com o passar do tempo, a partir
do âmbar (elektron), surgiu a expressão eletricidade.
O estudo da eletricidade para fins didáticos foi dividido em três partes; no nosso
estudo, seguiremos a seguinte ordem:
Eletrostática
Eletricidade
Eletrodinâmica
Eletromagnetismo
Eletrostática Estuda o comportamento e os efeitos das cargas elétricas em repouso
(estática).
Eletrodinâmica Estuda o comportamento e os efeitos das cargas elétricas em
movimento (dinâmica).
EletromagnetismoEstuda o comportamento da corrente elétrica que produz efeito
magnético e vice-versa, pois o magnetismo também gera corrente elétrica.
2-Composição da Matéria
Sabemos hoje que a matéria é composta de átomos e que, durante a evolução da
ciência, foram criados vários modelos de átomos. Na medida em que certos modelos
não explicavam alguns comportamentos físicos, esses eram substituídos por outro, que
satisfizesse e explicasse tais comportamentos.
Modelos Atômicos
Modelo Demócrito (século V a.C)
Átomo é a menor partícula constituinte do corpo e é indivisível
Modelo Dalton (século XIX)
Manteve a concepção do modelo anterior (átomo como sendo uma bolinha maciça e
indivisível), porém estabeleceu algumas teorias:



A matéria é composta por partículas indivisíveis;
Os átomos de um mesmo elemento são iguais;
As substâncias são formadas pela combinação de átomos numa proporção
simples.
Modelo Thomson (século XIX)
Thomson, trabalhando com gás à baixa pressão em um tubo
de vidro, verificou a existência de cargas negativas e propôs
um novo modelo de átomo como sendo divisível composto
por partículas positivas e negativas, ou seja, ele era uma
esfera composta de cargas positivas, incrustadas de cargas
negativas (pudim de passas).
Modelo  Rutherford (século XX) - modelo
planetário.
Já se sabia que o átomo era composto de partículas
positivas e negativas, porém o modelo de Thomson não
explicava certos fenômenos como a condutividade. Foi
com a experiência de Rutherford, bombardeamento de
partículas  as quais já eram conhecidas na época, em
uma lâmina de ouro, que se constatou as existências de
um núcleo positivo e, em volta deste núcleo, uma região
onde circulava os elétrons. Rutherford também previu a
existência de partículas sem carga (nêutrons) no núcleo.
Partícula  sendo
emitida por um átomo
radioativo
Modelo Bohr
O modelo de Bohr, também chamado de modelo Rutherford-Bohr, foi uma ampliação
do modelo de Rutherford. Segundo a mecânica clássica uma partícula carregada com
movimento acelerado perderia energia eletromagnética e, portanto, o elétron também
perderia e acabaria colidindo com o núcleo. Bohr para contornar este impasse enunciou
alguns postulados (afirmação aceita como verdadeiras, mas sem demonstrações)
1. Os elétrons estão dispostos em órbitas circulares e em níveis de energia
definidos (órbitas estacionárias), onde a energia é constante.
2. Se o elétron receber certa quantidade de energia, ele poderá passar para o nível
de maior energia e ao retornar para o nível anterior, emitir a energia recebida em
forma de onda eletromagnética visível (luz) ou invisível, por exemplo, Raio X.
3-Eletrização de um Corpo
Sabemos que corpos são compostos de átomos e que estes possuem cargas
denominadas (prótons) positivas localizadas no núcleo e cargas denominadas (elétrons)
negativas em volta do núcleo. O átomo é eletricamente neutro, pois possui as
quantidades de cargas positivas (prótons)  iguais ao número de cargas negativas
(elétrons)
Eletrizar um corpo é fazer com que ele adquira carga, seja ela positiva ou
negativa. Qualquer que seja o processo de eletrização, o que ocorre na verdade é a
locomoção de elétrons, pois os prótons encontram-se “presos” ao núcleo por uma força
bastante forte chamada de força nuclear. Já os elétrons, estes estão na eletrosfera,
região em volta do núcleo. Ao eletrizar-se, um átomo passa a ser chamado de íon. Íon é,
portanto, um átomo com carga. Temos a seguinte classificação para o íon:
Ânion  átomo que ganhou elétrons, possui carga negativa, excesso de
Elétrons Íon Íon
Cátion átomo que perdeu elétrons, possui carga positiva, falta de elétrons íon +
Através de experiência, determinou-se a carga do elétron e = -1,6x10-19C e do
próton como sendo e = +1,6x10 -19C. A unidade de carga conhecida por Coulomb foi
definida da seguinte forma: 1 coulomb é a quantidade de carga que atravessa a secção
normal de um condutor percorrido por uma corrente de 1 ampère em 1 segundo.
Os submúltiplos do Coulomb são:
1mC (milicoulomb) = 10-3C
1C (microcoulomb) = 10-6C
1nC (nanocoulomb) =10 -9C
1pC (picocoulomb) =10 –12C
No sistema internacional de unidades SI, as cargas são dadas em Coulomb, então
quando elas estiverem sendo expressas como uma unidade de submúltiplo tem que
transformá-las em Coulomb se quisermos expressar a resposta no SI.
Quando dois corpos estão eletrizados há uma interação entre eles que será de
atração se as cargas forem de sinais contrários e, de repulsão, se as cargas forem de
mesmo sinal.
As características das forças, nesses pares, é que elas têm
o mesmo módulo, a mesma direção e atuam em sentidos
contrários. São os pares de forças Ação e Reação (3º Lei
de Newton). Vale salientar que os módulos desses pares
de forças são iguais independentes das cargas que cada
corpo possua.
Interações entre cargas
4-Princípio da Conservação da Carga Elétrica
Num sistema isolado, a soma algébrica das
cargas elétricas permanece constante, ainda que sejam
alteradas as quantidades de cargas dentro do sistema.
Entende-se por sistema isolado àquele que pode haver
trocas de cargas dentro do sistema, mas não fora dele.
n
n
i 1
i 1
 Qi   qi
Exercícios/Exemplos
1- Atritado com lã, um bastão de vidro adquire carga positiva. Qual é o tipo da
transferência de partículas elementares que ocorre neste processo?
R- Elétrons, pois na eletrização o que ocorre é transferência de elétrons.
2-Através de um processo de eletrização foram tirados inicialmente de um corpo neutro
3x108 elétrons. Determine a quantidade de carga que este corpo adquiriu.
Solução: Observe a representação didática ao
lado, corpo carregado com falta de elétrons.
Q  n.e  Q  3x108.1,6 x10 19 C  4,8x10 11C
Como o corpo ficou com falta de elétrons a
carga que ele adquire é positiva.
3-A Lua e a Terra mantêm entre si forças de atração mútua denominadas força
gravitacional, que é uma força de campo como as forças elétricas entre corpos
carregados. Examine a figura e identifique o que há de errado nesta figura e explique o
porquê.
FLT
FTL
Lua
Terra
R- A força de atração que ocorre entre a lua e a Terra são forças de Ação e Reação e, portanto, devem
possuir a mesma direção, mesmo módulo e sentidos contrários e na figura a representação dos módulos
das forças estão direntes.
4 – Um canudo de refrigerante, inicialmente neutro, é atritado com papel adquirindo na
sua extremidade uma quantidade de carga igual a 48C, devido à tranferência de
elétrons para o papel. Determine:
a) o sinal da carga do canudo e do papel adquirido após o processo de eletrização;
b) a quantidade de carga elementar transportada do canudo para o papel;
c) a quantidade de carga num sistema isolado contendo o canudo e o papel antes e
depois do atrito?
Solução:
a) Sinal positivo
Q 48.106 C

 30.106.1019  3, 0.1014
19
e 1, 6.10 C
c) A carga não se altera se no começo a carga era nula, após o atrito a soma
também será nula.
b) Q  n.e  n 
5-Quantos elétrons devem receber um corpo, inicialmente com carga de +1C, para
atingir a carga de –2,0C? Carga elétrica elementar e = 1,6x10-19C.
R- +1C+(-3µC) = -2µC , logo
Q  n.e  n 
Q
3.106 C

 1,875.1013 eletrons
19
e 1, 6.10 C