ELETROSTÁTICA.
A matéria é constituída de partículas extremamente pequenas denominadas átomos, que,
por sua vez, são formados de prótons e nêutrons, aglomerados nos núcleos, em torno dos quais
movimentam-se elétrons.
Exemplos
átomo de carbono
( 6 prótons, 6 nêutrons, 6 elétrons)
átomo de alumínio
(13 prótons, 14 nêtrons, 13 elétrons)
Experiências realizadas em laboratórios, mostram que elétrons e prótons interagem, isto é,
exercem forças elétricas entre si: se colocarmos dois prótons um perto do outro, eles se repelem;
o mesmo ocorre com dois elétrons. Entretanto, um próton e um elétron atraem-se mutuamente.
Para explicar as causas dessas interações dizemos que elétrons e prótons possuem
cargas elétricas de espécies diferentes. Por convenção, a carga elétrica do próton é positiva e a
do elétron negativa. Diz-se também que o elétron é uma carga negativa e o próton é uma carga
positiva.
Os nêutrons não exercem ações elétricas entre si, portanto não possuem cargas elétricas.
A interação entre partículas, como os elétrons e os prótons, permite-nos enunciar o princípio da
atração e repulsão, da seguinte forma: Cargas elétricas com mesmo sinal se repelem. Cargas
elétricas com sinais contrários se atraem.
Condutores e isolantes
Um corpo ou meio material (sólido, líquido ou gasoso) é condutor de eletricidade quando as
cargas elétricas podem mover-se com facilidade em seu interior; caso contrário, ele é denominado
isolante ou dielétrico.
Exemplo de condutores: cobre, alumínio, prata, bronze, ferro, níquel, platina, soluções de
sal, corpo humano, Terra etc. Exemplos de isolantes: vidro, porcelana, borracha, baquelite, mica,
ebonite, madeira seca, parafina, água pura, vácuo etc.
Eletrização
Um corpo está eletrizado quando o número de elétrons( ne) é diferente do número de
prótons ( np) . Um corpo está carregado positivamente: se np> ne .negativamente: se ne > np.
Um corpo está eletricamente neutro: np = ne.
A) Eletrização por atrito
Processo conhecido desde a Antiguidade, pelos gregos, e que consiste em se atrair corpos
inicialmente neutros; durante a fase do atrito ocorre a transferência de elétrons de um corpo para
outro.
Atritando-se, entre si, dois corpos isolantes A e B, os elétrons são forçados a passar de
um corpo a outro. O corpo que perdeu elétrons fica carregado positivamente, enquanto o outro,
que ganhou elétrons, fica carregado negativamente.
B) Eletrização por contato
No processo de eletrização por contato, verificamos que:
Após o contato, o corpo neutro fica eletrizado com cargas elétricas de mesmo sinal que as
do corpo carregado ou seja na eletrização por contato os 2 corpos sempre se eletrizam
com cargas de mesmo sinal.
antes do contato
durante o contato
após o contato
Observação: Elétrons que se libertaram das camadas mais afastadas do núcleo atômico
são denominados elétrons livres.
C) Eletrização por indução
No processo de eletrização por indução, há separação de cargas do condutor, isto é, uma parte
do condutor fica eletrizada positivamente, enquanto a outra parte fica eletrizada negativamente.
Observação: O corpo A das figuras chama-se indutor, e o corpo B, induzido, após a
aproximação.
Nas figuras anteriores, se mantivermos o corpo A próximo de B e
ligarmos B à Terra através de um fio condutor, pode acontecer o seguinte:
a) Se A é positivo, os elétrons da Terra sobem e neutralizam as
cargas positivas de B. O corpo B fica carregado negativamente;
b) Se A é negativo, as cargas negativas de B escoam para a Terra.
O corpo B fica carregado positivamente
O corpo humano é um condutor de eletricidade. Portanto, a ligação á
Terra pode ser feita, também, encostando-se o dedo no corpo induzindo B.
Quando se desfaz a ligação á Terra e se afasta o corpo indutor A, o
corpo induzido B fica carregado negativamente, no caso a, e positivamente no
caso b.
Comentário: Quando um corpo é eletrizado, não há criação nem
destruição de cargas elétricas: as cargas elétricas apenas passam de um corpo
a outro (eletrização por atrito e por contato) ou se separam dentro dele
(eletrização por indução).
Dos casos aqui analisados, podemos concluir que na eletrização por indução, o
induzido carrega-se com carga de sinal contrário à do indutor. A carga do
indutor não se altera.
Poder das pontas
Sabe-se que num condutor carregado em equilíbrio, a carga elétrica se distribui
apenas na superfície externa. Mas essa distribuição de carga só é influenciada
no caso muito particular de um condutor esférico afastado da influência de
outros condutores.
No caso mais geral, a distribuição das cargas elétricas é muito regular. Dai, terse definido uma nova grandeza , chamada densidade de carga supercial.
Verificou-se experimentalmente que, quato menor era o raio de curvatura de
uma pequena região de um condutor carregado, maior era a densidade
superfical de carga. Dai haver grande acumulo de cargas elétricas nas regiões
pontiagudas.