Unidade 1

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Olá estudantes! 
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É com grande satisfação que damos inicio as nossas aulas de Física III. 
 
Sejam bem vindos! 
 
 Desde já desejo êxito nos estudos e que nossa caminhada seja repleta de conquistas e 
acima de tudo que a compreensão das leis da física elétrica possa lhe auxiliar nas resoluções 
de problemas dentro do curso que está fazendo. 
Para facilitar o estudo o modulo de física III foi dividido em três tópicos base: O estudo 
da eletrostática, estudo da Magnetostática e em circuitos elétricos alimentados por corrente 
continua. 
 Todo conteúdo será subdividido em treze unidades de estudo. Cada unidade de estudo 
contendo, uma abordagem teórica sucinta do conteúdo seguido da resolução de um exemplo e 
ao final de cada unidade estará à disposição os exercícios para que você possa avaliar seu 
desenvolvimento. Então peço que acompanhe o conteúdo usando as bibliografias e assistindo 
os vídeos recomendados no final de cada aula e acessando o ambiente virtual AVA. 
O estudo da eletrostática será o primeiro tópico a ser abordado. Talvez o termo lhe pareça um 
pouco desconhecido para você. Porém devo nesse momento lhe tranquilizar, pois na 
eletrostática estudaremos os mesmos conteúdos já estudados por você no ultimo ano do 
ensino médio. 
 
Vamos começar tentando responder a seguinte pergunta. 
 
O que é a eletrostática? 
 A eletrostática é a parte da física responsável pelo estudo dos fenômenos decorrentes 
das cargas elétricas em repouso. Basicamente a função da eletrostática é desenvolver 
mecanismos e técnicas que permitam calcular os campos elétricos gerados por uma 
configuração de carga estacionaria. E de agora em diante essa será a nossa missão. 
Para começar precisamos entender o que é uma carga elétrica e os fenômenos associados a 
corpos eletrizados. 
 
 
 
 
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1.1 Carga elétrica 
 
 Toda carga elétrica pode ser associada a menor partícula que constitui um corpo ”o 
átomo”. E todo átomo figura (1) é construído de três subpartículas elementares, prótons e 
nêutrons que constituem o núcleo atômico e os elétrons que orbitam esse núcleo. 
 
 
Figura 1 
 
 Dessas partículas, somente prótons (carga positiva) e elétrons (carga negativa), 
possuem carga elétrica. 
 A menor quantidade de carga (indivisível no SI) é chamada de carga elementar e vale
Cxe 191060,1  . Logo: 
 Um próton possui carga de Cx 191060,1  
 Um elétron possui carga de Cx 191060,1  
 
 Como todo corpo é constituído de átomos, então, todo corpo pode adquirir 
propriedades elétricas. Ou seja, todo corpo pode possuir carga elétrica. Porém, como isso 
ocorre? Como um corpo fica eletricamente carregado? 
Isso é muito simples, mais vai depender do tipo de material que estamos trabalhando 
(condutor, isolante e semicondutor). Neste curso vamos trabalhar com duas das três classes de 
materiais (condutor e isolante). Para facilitar, vamos começar entendendo mais sobre essas 
duas classes: 
 
 Condutores: São todos materiais que possuem no máximo três elétrons na última 
camada atômica. Nesse tipo de material os elétrons da última camada estão fracamente 
ligados ao núcleo e a tendência desse material é doar esses elétrons para atingir o 
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equilíbrio atômico. Esse fenômeno é mais comum entre os metais. Exemplo: cobre 
alumínio ferro prata, ouro e outros. 
 
 Isolante: São todos materiais que possuem no mínimo cinco eletros na ultima camada. 
Nesse tipo de material os elétrons da ultima camada estão fortemente ligados ao núcleo. 
A tendência desse material é receber eletros para atingir o equilíbrio atômico. Esse 
efeito é mais comum nos não metais. Exemplo: Borracha, vidro, plástico, papel e outros.. 
 
 Como vimos existem matérias que possuem a tendência de receber eletros (isolantes) e 
outros que possuem a tendência de doar elétrons (condutores). E essa possibilidade de 
manipular elétrons entre os materiais permite a elitização (fazer um corpo possua carga 
elétrica) de um corpo. 
 
Na eletrização: 
 
 Um corpo que possui a quantidades iguais de prótons e elétrons em sua estrutura é 
considerado eletricamente neutro (não possui carga elétrica) 
 Um corpo que perde elétrons (fica com mais prótons que elétrons) de sua estrutura 
adquire carga elétrica positiva. 
 Um corpo que ganha elétrons (fica com mais elétrons que prótons) em sua estrutura 
adquire carga elétrica negativa. 
 
 Basicamente existem três processos no qual um corpo pode ficar eletricamente 
carregado: Eletrização por atrito, eletrização por contato e eletrização por indução. 
 
1.2 Processos de Eletrização 
Eletrização por atrito: 
 Para o processo de eletrização por atrito é necessário quer você tenha em mãos dois 
corpos de estruturas atômicas diferentes e eletricamente neutros. Exemplo um bastão 
de vidro e uma bucha de algodão (figura 1.1). Agora basta friccionar um contra o outro. 
No final os dois materiais vão adquirir a mesma quantidade de carga, porém de sinais 
contrários. 
 
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Figura 1.1 - https://www.infoenem.com.br/aprendendo-sobre-os-tipos-de-eletrizacao/ 
 
Isso ocorre, pois a quantidade de elétrons que é arrancada do bastão é depositada na bucha 
de algodão. 
 Eletrização por contato: 
 
 Nesse processo são necessários no mínimo dois corpos (figura1.2) e que pelo menos 
um possua carga elétrica. 
 
Figura 1.2 
 Bastam fazer o contato entre os dois corpos (figura 1.3), para que os elétrons fluam de 
um para o outro. 
 
 
https://www.infoenem.com.br/aprendendo-sobre-os-tipos-de-eletrizacao/
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Figura 1.3 
 
 Separando os dois corpos(figura 1.4), percebemos que ambos os corpos passam a ter 
a mesma quantidade de carga elétrica e de mesmo sinal . 
 
Figura 1.4 
 
 Notem que neste processo ocorre conservação de carga. Ou seja, a soma algébrica de 
carga do sistema é a mesma no inicio e no final do processo (figura 1.5). 
 
Figura 1.5 
Eletrização por indução: 
 Nesse processo são necessários um corpo carregado (indutor) e usaremos dois 
corpos neutros (induzido) figura 1.6. 
 
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Figura 1.6 
 
 Ao aproximar o indutor dos corpos a serem induzidos (figura 1.7), ocorrem as 
separações de cargas. 
 
Figura 1.7 
 
Depois basta separar os corpos e afastar o indutor para que os dois corpos fiquem 
carregados como mostra a figura 1.8. 
 
 
Figura 1.8 
 
 No processo de eletrização por indução vimos que, ao aproximarmos o indutor que 
possui carga positiva, das esferas neutras, as cargas negativas das esferas, foram induzidas 
para o lado esquerdo da esfera 1 e as cargas positivas induzidas para o lado direito da esfera 
2. 
 Isso ocorre, pois: Cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais contrários 
se atraem. O entendimento desse fato será muito importante para nós no futuro. 
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Para fixação do conteúdo abordado vamos realizar um ensaio virtual com balões e 
eletricidade estática através da plataforma PhET disponível pelo link: 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/balloons-and-static-electricity 
 Ao simular este experimento observamos que ao esfregar o balão na blusa de lã uma 
transferência de carga irá provocar a eletrização do balão, figura 1.9a, gerando uma atração 
entre as cargas opostas, ao soltar o balão próximo a blusa de lã, depois da transferência de 
carga, ambos serão atraídos e ao aproximar o balão da parede, figura 1.9b, os elétrons serão 
repelidos, estes fatos confirmam a existência de cargas positivas e negativas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Após a realização do ensaio podemos concluir que cargas de mesmo sinal se repelem, e 
cargas de sinal opostos se atraem, convido vocês, há realizar o ensaio do balão de forma prática 
em suas residências para a devida concretização do conhecimento.Os objetos podem assumir três estados distintos, negativamente carregados, 
positivamente carregados ou neutros, dizemos que o estado neutro ocorre quando há equilíbrio 
entre cargas negativas e positivas, o número de elétrons em modulo é igual ao número de 
prótons, é importante ressaltar que apenas os elétrons estão livres para se mover. 
Em sistemas isolados a carga total é sempre constante, a lei da conservação de energia 
enuncia que em qualquer processo físico, a carga total se conserva. 
 
 
 
 
 
Figura 1.9a – Transferência de cargas 
Figura 1.9b- Cargas de mesmo sinal 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/balloons-and-static-electricity
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RESUMO: 
 
A carga elétrica de um corpo é devido à diferença entre o número de prótons e elétrons 
de sua estrutura atômica. 
Um corpo neutro possui número iguais de prótons e elétrons em sua estrutura atômica. 
Um corpo que possui mais elétrons que prótons em suas estruturas, possui carga elétrica 
negativa. 
Um corpo que possui mais prótons que elétrons em suas estruturas, possui carga elétrica 
positiva. 
Um corpo pode ser eletrizado por: 
Atrito (nesse processo os dois corpos ficam com a mesma quantidade de carga porém 
de sinais contrários) 
Contato (Nesse processo os corpos ficam com cargas de mesmo sinal) 
Indução (nesse processo o corpo fica com cargas de sinal contrário as do indutor) 
 
 
Chegamos ao fim de nossa primeira aula. Espero que tenham gostado! 
Voltaremos nas próximas aulas. Não deixem de: 
 Olha da bibliografia recomendada 
 Acessar os links dos vídeos 
 Responder aos questionamentos no Ava 
 Resolver as atividades propostas: 
 
Bons estudos e nos comunicamos na próxima aula! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERENCIAS: 
 
TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Física para Cientistas e Engenheiros: Eletricidade e 
Magnetismo, Óptica. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 556 p. v. 2. 
 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: 
Eletromagnetismo. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 388 p. v. 3. 
 
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física III: Eletromagnetismo. 14. ed. São Paulo: 
Pearson, 2016. 448 p. v. 3. 
 
RAMALHO JÚNIOR, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo Antônio de 
Toledo. Os Fundamentos da Física: Eletricidade Introdução à Física Moderna Análise 
Dimensional. 9. ed. São Paulo: Moderna, 2013. 520 p. v. 3. 
 
MACEDO, Annita. Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: Guanabara, 1988. 638 p. 
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de Física Básica: Eletromagnetismo. 2. ed. São Paulo: 
Blucher, 2015. 295 p. v. 3. 
 
KNIGHT, Randall D. Física: Uma abordagem estratégica. 2. ed. Rio de Janeiro: Bookman, 2009. 
400 p. v. 3. 
 
JEWETT JUNIOR, Jonh W.; SERWAY, Raymond A. Física para Cientistas e Engenheiros: 
Eletricidade e Magnetismo. 8. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2011. 331 p. v. 3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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