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A eletrostática é a área da física que estuda as cargas elétricas que estão em repouso. 1. Carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria. A menor quantidade de carga elétrica encontrada na natureza é chamada de carga elementar (e) e seu valor é 1,6 × 10⁻¹⁹ C. A quantidade de carga elétrica de um corpo é determinada por: Q: carga total do corpo (Coulomb – C). n: número de elétrons em excesso ou em falta (sempre um número inteiro). e: carga elementar. Exemplo 1: Durante um processo de eletrização, um corpo recebe uma quantidade de 2,0 x 1015 elétrons, tornando-se eletricamente carregado, com carga elétrica de: a) 3,2 . 10-4 C b) 1,6 . 10-18 C c) 3,2 . 10-5 C d) 0,32 . 10-5 C e) 320 . 10-1 C Q = n.e Q = 2,0 × 1015 . 1,6 × 10⁻¹⁹ C Q = 3,2 x 10⁻4 C Exemplo 2: Para que um corpo neutro fique eletrizado, com -2,0 C de carga, quantos elétrons esse corpo deve receber? Dado: e = 1,6 · 10-19 C. Exemplo 3: Um corpo inicialmente neutro perdeu 2,5 × 10¹² elétrons. Sabendo que a carga elementar é e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, determine: A. Qual a carga adquirida pelo corpo? B.O corpo ficou carregado positivamente ou negativamente? Explique. A. Q = n.e Q = 2,5 × 10¹² . 1,6 × 10⁻¹⁹ C Q = + 4,0 x 10⁻7 C B. O corpo perdeu elétrons e ficou eletrizado positivamente. Corpo neutro → número de prótons = elétrons. Perde elétrons → Íon positivo (+). Ganha elétrons → Íon negativo (-) Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem. Princípio da atração e repulsão 2. Série Triboelétrica é uma tabela que ordena materiais de acordo com a facilidade com que ganham ou perdem elétrons durante o atrito Como interpretar? ● Materiais no topo tendem a perder elétrons, ficando positivos (+). ● Materiais no final tendem a ganhar elétrons, ficando negativos (-). Exemplo: Vidro vs. Plástico: ● O vidro perde elétrons, tornando-se positivo (+). ● O plástico ganha elétrons, tornando-se negativo (-). Lã vs. Isopor: ● A lã perde elétrons (fica positiva). ● O Isopor ganha elétrons (fica negativa). 3. Princípio da conservação das cargas elétricas As cargas elétricas não podem ser criadas ou destruídas Em um sistema isolado, a carga elétrica total é constante. 4. Condutores e isolantes elétricos Condutores: Possuem grande quantidade de elétrons livres, permitindo a movimentação de cargas elétricas. Exemplos incluem metais, o corpo humano e o solo Isolantes: Seus elétrons estão fortemente ligados aos átomos, dificultando a movimentação das cargas. Exemplos são vidro, borracha e plástico Quando um condutor eletrizado é conectado à terra por meio de um fio terra, as cargas elétricas são neutralizadas, pois os elétrons podem fluir para o solo. 5. Processos de eletrização Eletrização por contato Quando um corpo eletrizado é colocado em contato com outro corpo feito de material condutor, ocorre a troca de elétrons, e ambos os corpos ficam com cargas de mesmo sinal. Eletrização por atrito Quando um corpo entra em atrito com outro, pode ocorrer transferência de elétrons entre eles: um deles receberá elétrons e ficará carregado negativamente, enquanto o outro perderá elétrons e ficará carregado positivamente. Eletrização por indução Na aproximação entre um corpo eletrizado (indutor) e um corpo condutor neutro (induzido), sem que haja contato, haverá no condutor a separação de cargas. Fazendo- se o aterramento do corpo induzido, este ficará carregado com carga de sinal oposto ao do indutor. 6. Eletroscópios Eletroscópios são aparelhos que mostram se um corpo está ou não carregado. Os dois principais tipos de eletroscópios são o pêndulo eletrostático e o eletroscópio de folhas. pêndulo eletrostático eletroscópio de folhas. Exemplo 4 Têm-se três esferas condutoras idênticas A, B e C. Inicialmente, a esfera A tem carga elétrica QA = 12 μ,C e as esferas B e Cestão neutras. Determine as cargas das esferas quando: a) as três esferas são colocadas simultaneamente em contato; b)A é colocada em contato com B e, em seguida, A é colocada separadamente em contato com C. a) Como as esferas são idênticas, as cargas se distribuem uniformemente. Após o contato, a carga total inicial QA = 12 μ.C se divide igualmente pelas três esferas, e temos: Têm-se três esferas condutoras idênticas A, B e C. Inicialmente, a esfera A tem carga elétrica QA = 12 μ,C e as esferas B e Cestão neutras. Determine as cargas das esferas quando: a) as três esferas são colocadas simultaneamente em contato; b)A é colocada em contato com B e, em seguida, A é colocada separadamente em contato com C. b) Em contato com B, a carga original de A se distribui igualmente entre A e B: Colocada posteriormente em contato com C, sua carga Q~ = 6 μ,C se divide igualmente entre ela e C: Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14