Princípios da Eletrostática e Processos de Eletrização

AS CARGAS ELÉTRICAS E A ELETROSTÁTICA Prof Jean Carlos Rodrigues O primeiro princípio fundamental da eletrostática é o da atração e repulsão Franklin observou que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem enquanto que cargas opostas se atraem fato ilustrado na figura a seguir PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA O segundo princípio da eletrostática tratase da conservação das cargas elétricas Seu enunciado afirma que em um sistema isolado eletricamente em relação ao meio externo a soma algébrica das cargas negativas e positivas deverá permanecer constante conforme mostra a figura a seguir A carga elétrica total inicial do sistema composto pelos dois corpos eletrizados é de 1 2 durante o contato ocorre troca de cargas entre os corpos A carga elétrica final total será 5 6 Pelo princípio da conservação das cargas elétricas concluise que 1 2 5 6 Os materiais com grandes quantidades de elétrons livres são classificados como condutores pois possuem grande facilidade para conduzir eletricidade Alguns exemplos de materiais condutores de eletricidade são ouro zinco tungstênio cobre alumínio dentre muitos outros Em contrapartida materiais com poucos elétrons livres são denominados isolantes ou dielétricos pois apresentam dificuldade em conduzir eletricidade Podese citar como exemplos madeira borracha lã papel vidro etc CONDUTORES E ISOLANTES Um corpo inicialmente neutro pode ser eletrizado por meio de três processos são eles eletrização por atrito eletrização por contato ou eletrização por indução O primeiro e mais antigo processo de eletrização estudado é feito por atrito Neste ao final os corpos estarão com cargas elétricas de sinais opostos Um exemplo bastante comum é a experiência de eletrização entre o vidro e a lã conforme ilustra a imagem abaixo PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO Ao atritarmos uma placa de vidro com um pano de lã ambos inicialmente neutros há troca de cargas elétricas de tal forma que no final do processo de eletrização ao separarmos os dois corpos estes estarão com cargas elétricas opostas O vidro perderá elétrons e ficará eletrizado positivamente já o pano de lã tendo recebido os elétrons ficará eletrizado negativamente O processo de eletrização por contato consiste em encostar dois corpos um deles neutro e o outro eletrizado Este experimento traz melhores evidências quando ambos os corpos são condutores visto que as cargas se distribuem homogeneamente sobre sua superfície A figura a seguir ilustra o processo de eletrização por contato onde o corpo A inicialmente neutro é colocado em contato com um corpo B eletrizado negativamente Após o contato verificase que ambos os corpos ficarão eletrizados negativamente pois o corpo perdeu somente parte dos elétrons para o corpo O último processo de eletrização é o por indução Neste não há necessidade que os corpos estejam em contato direto A indução tratase da separação momentânea das cargas elétricas existentes em um corpo condutor inicialmente neutro por outro corpo eletrizado conforme ilustrado na figura mostrada a seguir Em 1875 Coulomb utilizando uma balança de torção conseguiu determinar o valor das forças de atração e repulsão eletrostática entre duas esferas eletrizadas Desta forma Coulomb enunciou a intensidade da força elétrica entre duas partículas eletrizadas é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa Observe a ilustração LEI DE COULOMB A expressão matemática que formaliza o enunciado da lei de Coulomb é mostrada a seguir F K q Q d Onde é a força de atração ou repulsão entre as esferas eletrizadas em é a constante eletrostática do vácuo As variáveis e representam as cargas elétricas das esferas em e d representa a distância entre o centro das esferas em A figura 6 ilustra algumas destas variáveis