Condutores em Equilíbrio Eletrostático

Por Alex Farias

Condutor em equilíbrio eletrostático

Dizemos que um condutor eletrizado está em equilíbrio eletrostático, quando em seu interior ou superfície não existe movimento ordenado de portadores de carga elétrica. Como o excesso de carga tem o mesmo sinal, essas tendem a se afastar ao máximo uma das outras, desta forma elas se distribuem na superfície do condutor seja ele oco ou maciço.  Propriedades de um condutor em equilíbrio eletrostático  No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo e o potencial elétrico constante; No exterior o campo elétrico é não nulo e é normal a superfície e o potencial elétrico é constante, visto que as cargas elétricas não se movimentam; A densidade de carga é maior nas partes pontiagudas de um condutor eletrostático maciço ou oco. Para raios Devido a essa terceira característica a engenharia elétrica desenvolveu os para raios, que como sabemos são sempre pontiagudos e utilizados na proteção contra raios. Outra consequência importante devido a essas características, especialmente para a fabricação de aparelhos eletrônicos é a blindagem eletrostática, que evita que estes aparelhos sejam danificados. Michael Faraday comprovou experimentalmente tão fenômeno ao manter-se dentro de uma gaiola metálica e esta ser eletrizada e ele não ser eletrocutado. Esse princípio é o mesmo utilizado na proteção contra danificações por descarga elétrica em aviões, carros, edifícios entre outros. Gaiola de Faraday

3º ano

Campo elétrico Uniforme

Por: Alex Farias

Um campo elétrico é uniforme quando tem as mesmas características em todas as suas extensões. Nesse caso o vetor campo elétrico, possui mesmo modulo, direção e sentido, num campo uniforme as linhas de campo são paralelas. Um campo elétrico uniforme pode ser formado por duas placas condutoras paralelas entre si, nas quais exista uma diferença de potencial constante .

3º Ano

Linhas de Força

Por: Alex Farias

Ao trabalharmos os conceitos de campo elétrico, na representação do sentido da força elétrica utilizamos um conjunto de linhas imaginárias, que passa por uma carga de prova positiva, presente nesse campo sempre tangencialmente a está. Essa forma de estudar campo elétrico, foi introduzida pelo físico inglês Michael Faraday, que fez grandes contribuições para o estudo da eletricidade. Nas proximidades de uma carga pontual essas linhas de campo tem o seguinte comportamento:  Nascem nas cargas positivas e morrem nas cargas negativas, conforme a figura abaixo. Ao colocarmos duas cargas próximas haverá interação elétrica elas ,podendo ser de atração entre cargas de sinais opostos ou de repulsão caso tenham sinais iguais, nesses dois casos as linhas de campo irão ter o comportamento conforme a figura abaixo:

3º ano

Campo Elétrico de uma Carga Puntiforme

Por: Alex Farias

O campo elétrico criado nas proximidades de uma carga elétrica puntiforme pode ser calculado pela expressão a seguir: E = F/q Se considerarmos uma carga pontual Q, no vácuo e um ponto situado a uma distância d, dessa carga, ao colocarmos uma carga de prova neste ponto, podemos calcular o valor do campo elétrico, utilizando a Lei de Coulomb. F = K. Q.q / d2 E = K. Q.q / q. d2 Assim: E = K.Q / d2 No SI, o valor da constante eletrostática é: K = 9,0 . 109 N.m2\C2

3º ano

Campo Elétrico

Por: Alex Farias

No estudo da gravitação universal, vimos que todo corpo massivo cria ao seu redor uma região de influência, ao qual denominamos de campo gravitacional. Assim ao colocarmos, outro corpo massivo nessa região existe uma interação, a qual chamamos de força gravitacional. Podemos fazer, uma analogia, para o campo elétrico. Um objeto carregado eletricamente criará em suas proximidades uma região de influências, onde haverá interação elétrica a qual chamamos de campo elétrico. O campo elétrico só será observado, quando colocarmos um corpo de prova  nessa região e ele for afetado com interações elétricas. Campo elétrico é um vetor e como tal possui um módulo, uma direção e o sentido. Para cargas positivas o campo elétrico  tem sentido de afastamento, já para cargas negativas o sentido do campo é o de aproximação. A intensidade do campo elétrico é proporcional a força e inversamente proporcional a distância, podendo ser calculada utilizando a fórmula, a seguir:   Assim, temos que a força elétrica é dada por:       Substituindo o valor de F, na primeira equação, obtemos: No SI, o valor da constante eletrostática é: K = 9,0 . 109 N.m2\C2

3º ano

Lei de Coulomb

Por: Alex Farias

A interação entre cargas elétricas foi verificada, experimentalmente, pelo físico francês Charles August de Coulomb em 1873, através de seu famoso experimento: A balança de torção. Coulomb, utilizou a balança de torção para calcular a força elétrica entre cargas elétricas.	Fonte: Nerdyard
Após as observações, Charles concluiu que essa força pode ser calculada de forma análoga a força gravitacional.  Sendo proporcional ao valor das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância, que separa as separa, havendo também a necessidade de introduzirmos uma constante eletrostática, podendo ser calculada através da equação abaixo:
F → Força elétrica (N) K → Constante eletrostática N.m2/C2 Q1 e Q2  → Carga elétrica (C) d  → distância (m)
O valor da constante elétrica para cargas situadas no vácuo, é K0 = 9 . 10 9N.m2/C2
3º ano

Processos de eletrização

Por:Alex Farias

Fonte: Phet

Existem três formas pela qual um corpo inicialmente neutro, pode se tornar eletrizado. Atrito; Contato; Indução;

A eletrização por atrito acontece quando pegamos dois corpos inicialmente neutros e friccionamos um com o outro, o que faz com que eles fiquem eletrizados com cargas de mesmo valor absoluto, mas com sinais contrários. Isso ocorre por que com o atrito elétrons são arrancados de um do corpo, sendo integrados no outro corpo. Fonte : Cola da Web A seda, por exemplo, tem maior afinidade por elétrons do que o vidro, dessa forma ao atritarmos o vidro e a seda, o vidro ficará positivo e a seda negativa.

A eletrização por contato ocorre entre dois condutores elétricos, estando um inicialmente neutro, e outro carregado, nesse processo aproxima-se o condutor carregado até que os dois entrem em contato, após o contato há passagem de elétrons do corpo carregado para o corpo neutro, até que os dois estejam em equilíbrio eletrostático, ao final quando separamos os dois condutores, estes terão o mesmo tipo de carga, ou seja cargas de mesmo sinal.

O terceiro processo de eletrização é chamado de indução, acontece quando aproximamos um corpo eletrizado, de um segundo corpo inicialmente em seu equilíbrio eletrostático,  e ocorre uma reorientação dos portadores de carga através da separação das cargas positivas e negativas no interior do corpo. Fonte: Física e vestibular Quando aproximamos uma esfera carregada positivamente de uma segunda esfera neutra, haverá uma separação das cargas em seu interior, no entanto está ainda continua com o mesmo número de cargas positivas e negativas, e se tornará  eletrizada após colocarmos um fio condutor ligado a terra. O que ocorre é que elétrons são conduzidos para a segunda esfera para neutralizar a parte negativa da esfera. Ao retirarmos o fio condutor a segunda esfera estará com mais cargas negativas, ou seja eletrizada negativamente. Chamamos o corpo eletrizado inicialmente de indutor e o segundo de induzido.