ELETRICIDADE
• É o ramo da Física que estuda os fenômenos
relacionados às Cargas Elétricas.
a) Eletrostática - estuda as Cargas
Elétricas em repouso.
b) Eletrodinâmica – estuda
as Cargas Elétricas em
movimento.
c) Eletromagnetismo - estuda os
fenômenos que relacionam o
Campo Elétrico e o Campo
Magnético.
Atrite o pente, ou a caneta,
com um pedaço de pano, ou
lã, ou seda;
Verá que o pente, ou a caneta, depois
de atritado, atrai aqueles corpos leves.
aproxime de pedaços de
papel ou de cortiça.
Com essa observação simples
concluímos que o pente ou a caneta,
quando atritado, adquire uma
propriedade nova, que não possui
quando não é atritado.
O fenômeno da atração, foi descoberto com o âmbar, mais ou menos há 25
séculos, pelo filósofo grego Tales, da cidade de Mileto.
Observou que o âmbar, depois de atritado, adquire a propriedade de atrair
corpos leves. Essa observação de Tales permaneceu isolada.
No século XVI, William Gilbert, médico da rainha Izabel da Inglaterra,
descobriu que muitos outros corpos, quando atritados, adquirem a
propriedade de atrair corpos leves, isto é, se comportam como o âmbar.
Para indicar que esses corpos estavam se
comportando como o âmbar, Gilbert diziam
que estavam eletrizados. Isso porque em
grego o âmbar se chama electron, e com a
palavra eletrizada ele queria dizer "do
mesmo modo que o electron". E à causa
dessa propriedade que aparece quando os
corpos são atritados, à qual Gilbert não
conhecia, ele chamou eletricidade. Até hoje
mantemos essas expressões: chamamos
corpo eletrizado àquele que está com a
propriedade de atrair outros corpos, isto é,
que manifesta eletricidade. E chamamos
corpo neutro àquele que não está eletrizado.
Desde que começaram os estudos de Eletrostática, os homens se preocuparam
por saber qual seria a natureza da eletricidade. A primeira teoria a esse respeito
foi formulada por Benjamin Franklin .
É conhecida como teoria do fluido único. Admitia que todo corpo possuísse
certa quantidade de um fluido indestrutível, associado a matéria em maior ou
menor quantidade. Um corpo em estado neutro teria uma quantidade desse
fluido elétrico que era chamada a quantidade normal de fluido para esse
corpo. Se o corpo tivesse excesso desse fluido estaria eletrizado
positivamente. Se tivesse falta, estaria eletrizado negativamente .
Posteriormente
As idéias atuais
se criou
a respeito
a teoriadados
eletricidade
dois fluidos.
só puderam
Consistiasurgir
em admitir que em
todos
depois
os corpos
que os
existissem,
físicos começaram
em quantidades
a desconfiar
praticamente
da existência
ilimitadas,
do dois fluidos
elétricos:
elétron,
umem
positivo,
fins dooutro
século
negativo.
XIX, e pouco
Os fluidos
tempode
depois
mesma
vieram
espécie
a se repeliriam,
e os confirmar
de espécies
a sua
diferentes
existência.
se atrairiam. Um corpo estaria eletrizado positiva ou
negativamente de acordo com o excesso de um fluido sobre o outro .
Thomson
Rutherford
Schrodinger
"Atualmente, tomando como ponto de partida que os elétrons e os
prótons são partículas materiais dotadas de carga elétrica, nós
conseguimos explicar quase a totalidade dos fenômenos elétricos
conhecidos”.
ELETROSTÁTICA
Teoria atômica moderna :
A matéria é constituída por átomos, e estes por sua vez são formados por
elétrons, prótons e nêutrons. Descobriu-se que os elétrons e os prótons
possuem carga elétrica, e que os nêutrons não.
Existem dois tipos de cargas, e decidiram chamar uma de positiva (+)
e outra de negativa ( - ) , somente para diferenciá-las. Adotaram a
carga positiva para o tipo de carga do próton e negativa para o tipo de
carga do elétron .
Carga elétrica nada mais é do que
uma propriedade existente entre
prótons e elétrons que possibilita a
ocorrência de interação entre
eles. Lembre-se que ocorre
interação entre dois corpos quando
eles trocam forças entre si, ou seja,
quando um aplica força sobre o
outro.
Constatou-se também que a interação
entre estas cargas acontece da seguinte
maneira: cargas de mesmo sinal se
repelem enquanto cargas de sinais
opostos se atraem
CORPOS ELETRIZADOS
A carga elétrica de um Próton ou de um Elétron é chamada de carga
elétrica elementar, sendo representada por e; no Sistema Internacional,
seu valor é:
e = ±1,6 . 10-19 coulomb = 1,6 . 10-19 C
De modo geral os corpos são formados por um grande número de
átomos. Como a carga de cada átomo é nula, a carga elétrica total
do corpo também será nula e diremos que o corpo está neutro .
np=ne corpo neutro
No entanto é possível retirar ou acrescentar elétrons de um corpo, por
meio de processos que veremos mais adiante. Desse modo o corpo
estará com um excesso de prótons ou de elétrons; dizemos que o
corpo está eletrizado
np>ne
corpo eletrizado positivamente
(falta de elétrons)
np<ne
corpo eletrizado negativamente
(excesso de elétrons)
Carga elétrica num corpo (Q)
É a grandeza Física associada á quantidade de eletricidade
presente num corpo, e pode ser calculada por:
Q = n.e
n - número de elétrons em excesso ou em falta
num corpo
e = 1,6 . 10-19 coulomb = 1,6 . 10-19 C
EXEMPLO :
Um corpo está eletrizado com 1C, quantos
elétrons ele tem em falta?
Q = n.e
1c = n.1,6 .10 -19
n = 6,25.10 18 elétrons
1 Coulomb(6,25.10 18 elétrons) , é uma quantidade de carga muito grande
aproximadamente seis quintilhões de elétrons .
Seria praticamente impossível manter essa quantidade de carga sob
controle,caso estivesse concentrada numa região muito pequena .
Frequentemente as cargas elétricas dos corpos é muito menor do que 1
Coulomb. Assim usamos submúltiplos. Os mais usados são:
CONDUTORES E ISOLANTES
Há materiais , que no seu interior os elétrons podem se mover com
facilidade. Tais materiais são chamados condutores elétricos. Um caso
de interesse especial é o dos metais. Nos metais, os elétrons mais
afastados dos núcleos estão fracamente ligados a esses núcleos e
podem se movimentar facilmente. Tais elétrons são chamados elétrons
livres.
Exemplos:
Ouro, prata, cobre ferro, alumínio....
Há materiais , que no seu interior os elétrons têm grande
dificuldade de se movimentar, eles estão fortemente ligados aos
átomos. Dizemos que o material não é um bom condutor elétrico,
ou seja, é um isolante elétrico ( também chamado de dielétrico).
Exemplos:
Borracha , plástico , isopor , ebonite , vidro , lã ...
Porque um corpo se eletriza?
OsÉNo
raios
possível,
que aparecem
produzir
durante
cargas
elétricas
são grandes
por meios de
inverno,
num diaseparação
em que as
o de
artempestades
está
muito
seco
ao
movimentos
processos
de cargas
eletrização
elétricas
como
da
atrito
Terra
para
indução,
as nuvens
entre certas
ou dasespécies
manusearmos
agasalhos
de lã
ou
deefios
sintéticos,
nuvens
de
materiais,
para aouvir
Terra.
Esse
processo
Essas grandes
separação
quantidades
cargas
de cargas
podenas
ser
podemos
estalidos
e, de
ainda
observardefaíscas
saltando
nuvens
observado
em
situações
atrito das
do
cotidiano
gotículas
entresão
fiosproduzidas
quemuitas
foram por
eletrizados
por
atrito. .de água com o
ar.
O perigo da ocorrência de faíscas causadas por descargas elétricas
existe nas refinarias de petróleo ,em certas industrias de materiais
inflamáveis e mesmo em hospitais , nas salas de cirurgia , já que a
maioria dos anestésicos gera vapores altamente explosivos.
O atrito da fuselagem de um avião com o ar produz a eletrização , para o
escoamento dessas cargas durante o vôo existem nas asas pequenos fios
metálicos.No abastecimento de um avião , o mesmo é conectado à terra para que
possíveis cargas elétricas existentes na sua fuselagem sejam escoadas ,evitando
pequenas descargas que poderiam explodir o combustível que está sendo
introduzido no seu tanque.
Quando a gasolina é transportada em caminhões, o chacoalhar da gasolina, faz
com que ela se atrite com as paredes do caminhão, pode gerar carga elétrica.
Quando uma pessoa toca com as mãos a válvula para descarregar a gasolina,
pode saltar uma faísca que produzirá a combustão do vapor de gasolina. Para
evitar isso, esses caminhões mantêm uma corrente metálica se arrastando no
chão. Essa corrente conduz para a terra qualquer carga elétrica que se possa
gerar. Por isso, antes de descarregarem o combustível nos postos, são aterrados.
Nos lugares muito secos, isto é, onde há pouco vapor d'água no ar, é perigoso
limpar-se roupa atritando-a com um pano embebido em gasolina, porque o atrito
pode gerar cargas elétricas, que podem dar faíscas, que por sua vez podem
incendiar os vapores de gasolina.
PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
ELETRIZAÇÃO POR ATRITO (Esfregação)
Quando atritamos (esfregamos) dois corpos feitos de materiais
diferentes, pode ocorrer passagem de elétrons de um corpo para
outro, de modo que o corpo que perdeu elétrons fica eletrizado
positivamente enquanto o corpo que ganhou elétrons fica
eletrizado negativamente.
Experimentalmente obtém-se uma série, denominada série triboelétrica
que nos informa qual corpo fica positivo e qual fica negativo. A seguir
apresentamos alguns elementos da série:
... Vidro, mica, lã, pele de gato, seda, algodão, ebonite, cobre ...
Observação:
Seqüência
Nem todo
par decrescente
corpos se eletriza. É
preciso que eles tenham diferentes
maior
capacidade
de doar
elétrons
tendências
para reter
ou ceder
elétrons.
Exemplos de eletrização por atrito
1 ) Considere um bastão de vidro atritado 2 ) Porém, se atritarmos
em um pedaço de lã . O vidro aparece
a lã com um bastão de ebonite,
antes da lã na série triboelétrica.
como a lã aparece na série
triboelétrica antes que a ebonite, a
lã ficará positiva e a ebonite ficará
negativa isto é , durante o atrito , a lã
transfere elétrons para a ebonite
Portanto o vidro fica positivo e a lã
negativa, isto é, durante o atrito, o vidro
transfere elétrons para a lã.
...
mica,
lã, pele de
seda,
OsVidro,
corpos
eletrizados
porgato,
atrito,
ficam
algodão,
ebonite,
cobre elétricas
...
eletrizados
com cargas
de
mesmo módulo, mas de sinais
contrários.
ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
ELETRIZAÇÃO POR CONTATO
Consideremos um condutor A ,
eletrizado negativamente e um condutor
B , inicialmente neutro .
Os dois corpos ficam eletrizados
com carga de mesmo sinal.
Se colocarmos os condutores em
contato, uma parte dos elétrons em
excesso do corpo A irão para o corpo
B.
Suponhamos agora um condutor C
carregado positivamente e um
condutor D inicialmente neutro .
O fato de o corpo C estar carregado
positivamente significa que perdeu
elétrons, isto é, está com excesso de
prótons.
Ao colocarmos em contato os corpos C
e D, haverá passagem de elétrons do
corpo D para o corpo C , de modo que
no final, os dois corpos estarão
carregados positivamente .
Observações :
1 ) Na eletrização por contato, os
corpos ficam eletrizados com cargas de
mesmo sinal.
2 )A soma algébrica das cargas
elétricas deve ser a mesma antes,
durante e após o contato.(Lei Du Fay)
3 ) A proporção de carga elétrica no
final, em cada condutor, depende da
forma, das dimensões e do meio que
envolvem esse condutor.
Ligação à Terra ( Aterramento - fio Terra ))
Ao se ligar um condutor eletrizado à Terra , ele perde sua
eletrização ou seja ele se neutraliza. A Terra é muito maior que
os condutores com que usualmente trabalhamos, a carga
elétrica do condutor, após o contato, é praticamente nula .
EXEMPLOS
O condutor positivamente eletrizado, ao
ser ligado á Terra, perde sua eletrização
em virtude da subida de elétrons
provenientes da Terra.
O condutor negativamente eletrizado,
ao ser ligado á Terra, perde sua
eletrização em virtude da descida de
elétrons provenientes do corpo .
Em resumo
A Terra é um grande doador e receptor de elétrons. Se você encostar
um corpo que tenha excesso de elétrons na terra, ela receberá os
elétrons excedentes, fazendo com que o corpo fique neutro. Mas se
você encostar um corpo que tenha falta de elétrons, a terra "dará" ao
corpo os elétrons necessários para que o corpo fique neutro
novamente. Esta é a função do fio terra existente em muitos aparelhos
eletrônicos. Portanto a terra neutraliza os corpos carregados que
entram em contato com ela.
http://www.giamar.com.br/textos_dados_tecnicos/choque_fogo_desperdicio/procobre.swf
ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO
Fenômeno de separação de cargas elétricas em um condutor pela
simples presença de um outro condutor eletrizado.
1) Aproximemos o condutor A carregado
negativamente e um condutor B inicialmente neutro ,
mas sem colocá-los em contato.
2) A presença do corpo eletrizado A provocará
uma separação de cargas no condutor B (que
continua neutro). Essa separação é chamada de
indução.
3) Se ligarmos o condutor B à Terra , as
cargas negativas, repelidas pelo corpo A
escoam-se para a Terra e o corpo B fica
carregado positivamente.
4) Se
ligação com
a Terra
Nodesfizermos
processo deaeletrização
por
e em
seguida
afastarmos
novamente
indução,
o condutor
induzido
eo
os corpos,
as cargas
de B
condutor
indutor
ficampositivas
eletrizados
com
espalham-se
por de
suasinais
superfície.
cargas elétricas
contrários.
Repetimos a situação, em que o corpo B ( condutor) está neutro, mas
apresentando uma separação de cargas. As cargas positivas de B são atraídas
pelo corpo A enquanto as cargas negativas de B são repelidas por A . Porém, a
distância entre o corpo A e as cargas positivas de B é menor do que a distância
entre o corpo A e as cargas negativas de B. Assim, pela Lei de Coulomb, o que
faz com que a força resultante seja de atração.
A
B
De modo geral, durante a indução, sempre haverá atração entre o corpo
eletrizado (indutor) e o corpo neutro (induzido).
INDUÇÃO EM ISOLANTES
Quando um corpo eletrizado A aproxima-se de um corpo B, feito de
material isolante, os elétrons não se movimentam como nos condutores,
mas há, em cada molécula, uma pequena separação entre as cargas
positivas e negativas, denominada polarização. Verifica-se que também
neste caso o efeito resultante é de uma atração entre os corpos .
Eletroscópios:
Dispositivos destinados a verificar, se um corpo está ou não eletrizado.
Um eletroscópio simples é o pêndulo elétrico.
É constituído por uma haste de suporte e por um fio de seda
com uma bola de isopor ou outro material adequado na sua
extremidade.
As imagens seguintes descrevem a sucessão de fases de
uma experiência eletrostática.
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Eletroscópio de folhas
Basicamente, é constituído por um frasco de vidro e duas leves folhas
metálicas presas a um bastão metálico em ligação com o exterior da garrafa.
As imagens seguintes descrevem a sucessão de fases de uma
experiência eletrostática
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