ELETRICIDADE E MAGNETISMO

Profa Nilza Pires

DFTE - UFRN

Objetivos:

• Natureza da carga elétrica

• Como os objetos se tornam carregados

• Lei de Coulomb e a interação eletrostática

• O que é campo elétrico

• Cálculo do campo elétrico de conjunto de cargas

• Linhas de campo elétrico (linhas de força)

Grécia

(séc VI ou IV aC)

1º Registro escrito: Platão , menciona no seu TIMEO (séc IV aC) o “maravilhoso poder de atração do âmbar”.

Timeo fala sobre a origem do universo – desde sua estrutura astronômica, até o surgimento do homem.

Porem, segundo a tradição, teria sido Tales de Mileto (cidade na atual Turquia), no sec VI aC, a primeira pessoa a observar este fenômeno, ao notar que o âmbar, quando atritado com pedaços de lã, era capaz de atrair corpos leves.

O médico inglês William Gilbert publicou em 1600 o livro “Sobre o ímã, sobre os corpos magnéticos e sobre o grande ímã Terra”, comumente chamado “De magnete”.

William Gilbert

William Gilbert - “De magnete”

Ele enfatiza a distinção entre os efeitos do âmbar e do imã.

Inspirado pelo termo ELEKTRON, nome que os gregos davam ao âmbar – denominou de elétricos os corpos que se comportavam como o âmbar e de não-elétricos, os outros.

E assim nasceu o termo “eletricidade”!

No século XVII:

28 November 1660 fundação da The Royal Society of London for Improving Natural Knowledge (ou simplesmente, Royal Society). Promovia reuniões semanais. (veja http://royalsociety.org/)

No início deste século (Heliocentrismo e leis do movimento planetário) Galileu (1564 – 1642) , Kepler (1571 – 1630)

Newton (1642 – 1727)

Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ("Mathematical Principles of Natural Philosophy"), publicado em 1687 Fudamentos da Mecânica Clássica

Porem, com relação ao eletromagnetismo, muito pouca coisa foi feita.

Em 1729 Stephen Gray descobriu que os efeitos elétricos podiam ser transmitidos à distância, através de metais e alguns outros materiais.

Gray chamou os condutores de “não elétricos”, pois não se eletrizavam por atrito.

Descoberta da condução elétrica e indução elétrica.

A criação de associações como a Royal Society, facilitou a troca de informações cientificas, além da aglutinação de pessoas que se interessavam por ciência.

Charles François de Cisternay du Fay, como membro da Royal Society, ficou conhecendo os trabalhos de Gray e junto com seus experimentos , em 1734, descobre que existem dois tipos de eletricidade que na época, ele chamou de VÍTREA (hoje, positiva) e RESINOSA (hoje, negativa).

Excerpt from "A Discourse concerning Electricity" from Philosophical Transactions - Charles François de Cisternay DuFay, 1734.

Dufay percebeu que a repulsão ou atração de 2 esferas dependia de como elas eram eletrizadas: • Se através de bastões de vidro atritados com seda, ou • Se através de bastões de resina atritados com uma peliça.

Benjamin Franklin (em 1747)

No séc. XVIII, era grande a influência das concepções mecânicas sobre os outros ramos da ciência.

Para explicar o fenômeno da eletrização, em 1747, Franklin postulou a 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 (-). Para explicar as atrações e repulsões entre os corpos eletrizados admitia que as partículas que constituem a matéria se repeliam umas com as outras, e atraíam o fluido elétrico. A eletrização por atrito entre os dois corpos era explicada pela passagem de fluido de um corpo a outro.

Na 2ª metade do séc. XIX, a investigação sobre a natureza da eletricidade ganha impulso e a ideia de sua constituição corpuscular é finalmente confirmada com a descoberta do elétron.

Em resumo:

Existem dois tipos de cargas, hoje chamadas POSITIVA e NEGATIVA.

Cargas de mesmo nome se repelem. Cargas de nomes diferentes se atraem.

A carga elétrica é uma propriedade inerente da matéria, assim como a massa.

Núcleo: Próton (+) Neutrons (neutro)

Circundado pelos Elétrons (-)

Átomo neutro número de prótons = número de elétrons Íon positivo Faltam elétrons Íon negativo excesso de elétrons

Matéria neutra numero de elétrons= numero de prótons Corpo carregado negativamente excesso de

elétrons Corpo carregado positivamente Falta de elétrons

carga elétron = carga próton = 1,602 x 10-19 C = e

- +

A CARGA É CONSERVADA.

A soma algébrica de todas as cargas elétricas existentes em um sistema isolado permanece constante. A carga num corpo é quantizada: q= n e

No. inteiro Carga fundamental

Condutores

São materiais nos quais as cargas se movem com facilidade (metais, corpo humano, água da torneira...)

Não-condutores ou isolantes

As cargas não se movem através do corpo (plástico, borracha, vidro...)

Estrutura cristalina dos condutores metálicos elétrons de condução.

Isolantes Pouquíssimos ou nenhum elétron.

CONDUTORES