Carga Elétrica

Lei de Coulomb

prof. César Augusto

Massa de repouso

Carga Elétrica

Símbolo

Prótons 1,67x10-27kg positiva p+

Nêutrons 1,68x10-27kg nula n0

Elétrons 9,11x10-31kg negativa e-

Modelo Atômico “Simplificado”Modelo Atômico “Simplificado”

• Carga elétrica = “capacidade de acumular eletricidade”.

nêutrons

prótonsatômico

núcleo

{elétronsaeletrosfer

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Corpo eletricamente neutro nn pp = = nn ee -

Corpo eletrizado positivamente nn pp > > nn ee cedeu elétrons

Corpo eletrizado negativamente nn pp < < nn ee recebeu elétrons

• CargaCarga elétricaelétrica elementarelementar (e)

É quantidade mínima de eletricidade que um corpo pode adquir ir.Ocorre quando este ganha ou perde 1 elétron.

No S.I.:

e = 1,6⋅⋅⋅⋅10-19C

onde C: coulomb é a unidade de carga elétrica no Sistema

Internacional de Unidades.

1C corresponde a 6,25 ⋅⋅⋅⋅1018 elétrons em excesso (se a carga do

corpo for negativa) ou em falta (se a carga do corpo for positiva).

Eletroscópios

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• Submúltiplos do coulomb:

� 1mC = 10-3C (mili)

� 1µµµµC = 10-6C (micro)

� 1nC = 10-9C (nano)São instrumentos que servem para

indicar se um corpo está ou não

eletrizado. Existem vários tipos de

eletroscópio.

(A) Princípio de Du Fay

“ Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem ; cargas elétricas de

sinais opostos se atraem ”.

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(B) Princípio da Quantização da Carga Elétrica

“ A carga elétrica adquirida é uma quantidade inteira da carga

elementar ” .

Q = n Q = n ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ een: número de elétrons ganhos ou perdidos.

(C) Princípio da Conservação da Carga Elétrica

“ Em um sistema isolado, a quantidade de carga elétrica

permanece constante ”.

Por exemplo, uma reação química, a quantidade de carga elétrica é a

mesma antes e após o fenômeno.

ΣΣΣΣΣΣΣΣQQDEPOISDEPOIS = = ΣΣΣΣΣΣΣΣQQANTESANTES

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EXEMPLOEXEMPLO

UNIFOR/CE – Duas pequenas esferas condutoras e idênticas estão

eletrizadas com cargas de 6,0µC e –10µC, respectivamente. Colocando-se as

esferas em contato, o número de elétrons que passa de uma esfera para outra

vale: (Dado: carga elementar e = 1,6⋅10-19C).

De forma geral, um material é dito condutor de eletricidade

quando o mesmo facilita o movimento dos elétrons livres no seu interior.

Por outro lado, o material se comporta como isolante elétrico quando ele

dificulta o movimento dos elétrons livres no seu interior.

Os principais condutores elétricos são os metais (elétrons),

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as soluções eletrolíticas (íons) e os gases ionizados (íons e os

elétrons). Por outro lado, são exemplos de isolantes: borracha,

porcelana, madeira seca, plástico, etc.

O metal é um material condutor. A madeira é um material

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O metal é um material condutor. Neste caso há transferência de cargas devido metal esferas.

A madeira é um material isolante não há transferência

de carga pelo contato da madeira.

Eletrizar um corpo é alterar o seu número de elétrons livres. Os processos

de eletrização são: eletrização por atrito , eletrização por contato e

eletrização por indução eletrostática .

Eletroscópio de folhas

Quando se aproxima um corpo eletrizado da

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esfera condutora, as lâminas de ouro do

eletroscópio se abrem, pois o corpo

eletrizado induz na esfera condutora, cargas

de sinal contrário às dele, produzindo assim

a repulsão entre as folhas.

CONDIÇÕES INICIAIS

DESCRIÇÃO DO PROCESSO

CONDIÇÕES FINAIS

REPRESENTAÇÃO

ELETRIZAÇÃO POR ATRITO

Tomam-se dois corpos eletricamente

neutros e constituídos por

materiais distintos.

Esfrega-se um corpo contra o outro. Observa-se a transferência de elétrons

para o material mais eletronegativo.

Ao final do processo, os corpos ficam eletrizados com cargas elétricas de mesmo módulo e de

sinais opostos.

ELETRIZAÇÃO POR CONTATO

Tem-se um corpo já eletrizado e os

demais eletricamente neutros. Podem ser materiais idênticos.

Colocando-se em contato dois condutores, A

eletrizado e B neutro, verifica-se que B se eletriza

com carga elétrica de mesmo sinal a de A.

No final do processo de eletrização por contato,

os corpos ficam carregados com cargas

do mesmo sinal.

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mesmo sinal a de A.

INDUÇÃO ELETROSTÁTICA

Tem-se um corpo eletrizado (indutor) e o outro eletricamente neutro (induzido).

Aproxima-se o indutor do induzido. Na presença do

indutor, verifica-se a separação de cargas elétricas no induzido

(dipolo). Na presença do indutor, aterra-se o

induzido. Tem-se uma nova distribuição de cargas no induzido.

Ao final do processo de eletrização por indução,

temos dois corpos eletrizados com cargas

de sinais opostos.

indutor

induzido

Charles Augustin de Coulomb(1736-1806)

O físico francês Charles Coulomb investigou, por

volta de 1780, as forças elétricas usando uma balança

de torção. Ele observou que força elétrica atrativa ou

repulsiva entre duas cargas elétrica é proporcional ao

módulo do produto das cargas elétricas (q1 e q2) e

inversamente proporcional ao quadrado da distância “r”

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inversamente proporcional ao quadrado da distância “r”

entre elas.

221

d

|qq|kF

⋅⋅=

k: constante dielétrica do meio

No S.I. e para o vácuo:2

29

CmN109k ×=

A constante ”k” algumas vezes é escrita em termos de outra constante

εεεεεεεε00, permissividade do vácuo . Estas duas constantes estão

relacionadas por: 1=k

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04

1

πε=k

EXEMPLOEXEMPLO

Duas cargas puntiformes estão no vácuo, separadas por uma distância

d = 4,0 cm. Sabendo que seus valores são Q1 = - 6,0µC e Q2 = +8,0µC,

determine as características das forças entre elas.