Eletrostática - resumo PDF

Preview

Summary

resumo...

Description

Eletrostática O eletromagnetismo é uma área da Fisica que estuda fenomenos ligados tanto à corrente eletrica quanto ac magnetismo, ou seja o eletromagnetismo esta interessado tanto em fenomenos que envolvam campos elétricos quanto magnetico Apesar de alguns de seus conceitos serem compleos eletromagnetismo esta fortemeste presente no nosso dia a dia tanto que me com uma pergunta simples quanto como se acende uma lampada podemos explicar todos os seus componentes. Poderíamos responder a tal questão da seguinte forma: ao clicar no interruptor criamos um circuito fechado. Nesse circulo há uma diferença de potencial que faz com que uma corrente elétrica seja estabelecida através da lâmpada. Dentro da lâmpada o filamento se aquece por efeito Joule e então é liberada luz visivel, mas tal explicação é muito complicada. Então as próximas páginas apresentarão conceitos que nos levarão a entender como se acende uma lâmpada. Primeiro vamos pensar a respeito de algo mais fundamental que a lâmpada sendo ligada: de que são feitas todas as coisas? Átomos! Os átomos, por sua vez, são compostos de outras coisinhas chamadas prótons e elétrons e esses elétrons são importantes para a lâmpada acender. Desde a antiguidade cientistas e filósofos se perguntaram de que são feitas todas as coisas. A ideia de átomo (a = negação, tomos = divisão; átomo=indivisível) surgiu na Grécia com Leucipo de Mileto (460-370 aC) e foi desenvolvida por Demócrito de Abdera (470-380 a.C.). Os átomos eram considerados eternos, duros, indestrutiveis e inacessíveis ao olho humano. Acreditava-se que a organização, formato, movimento e combinação destes corpúsculos formavam tudo o que existia. Muitas ideias surgiram em torno da composição da matéria ser devida a uma combinação dos elementos terra, água, ar e fogo. Químicos e alquimistas (incluindo uma grande contribuição árabe) estavam entre aqueles que mais estudavam a natureza da matéria desde o século VIII até meados do século XIX. Cargas elétricas Cargas elétricas podem ser de dois tipos: positivas, como os prótons, ou negativas, como os Eletrons. A carga elétrica que um corpo apresenta é sempre um múltiplo inteiro de um número fundamental: a carga elementar do elétron. Obs.: Todos os corpos têm cargas, porém são neutros, pois possuem o mesmo número de cargas positivas e negativas. Eletrização Existem formas de passar os elétrons de um objeto para outro. Nós chamamos isso de processos de eletrização. Quando nós esfregamos dois objetos nós conseguimos passar alguns elétrons de um objeto para o outro Assim, um corpo fica com um excesso de elétrons e outro com uma falta de elétrons. Um exemplo desses fenômenos é quando esfregamos os pés no tapete e depois tocamos a maçaneta da porta. Quando tocamos na maçaneta os elétrons se movem do nosso corpo para a maçaneta eletrizando ela e dando a sensação de choque. Quando esfregamos dois materiais diferentes podemos observar os efeitos elétricos ocasionados pelo atrito. Ao pentear o cabelo, por exemplo, podemos ouvir estalidos, e no escuro até mesmo ver faiscas. Também é relativamente comum que ao esfregar os pés em um capacho e depois tocarmos a maçaneta de uma porta acabemos por levar um pequeno choque. Nesses processos elétrons são transferidos de um corpo a outro pelo atrito, de modo que a quantidade de elétrons que um corpo perde é exatamente igual a quantidade de elétrons ganha por outro. Dito de outra forma, as cargas elétricas se conservam (existem em um número finito). A série triboelétrica nada mais é do que uma lista de materiais indicando a facilidade de troca de elétrons. Essa série permite saber dentre os materiais atritados quais ficam carregados

positiva e negativamente, ou seja, quai. perdem e quais ganham elétrons, respectivamente, visto que existem materiais que têm uma tendência maior de perder elétrons e outros com maior facilidade de receber elétrons. Quando atritamos dois materiais quaisquer da lista observamos que o material mais acima da lista fica carregado positivamente e o de baixo carregado negativamente. Além disso, quanto mais afastados um material do outro, na lista, ao serem atritados mais carregados ficarão, ou seja, mais eficiente será a eletrização. Faça um teste esfregando diferentes materiais e observe a eficiência da eletrização ao aproximar esses objetos de pequenos pedaços de papel. O motivo dos elétrons se moverem do nosso corpo para a maçaneta é porque existe uma força entre cargas elétricas, os prótons e os elétrons que faz com que eles se atraiam ou se repilam. Os prótons têm uma carga elétrica positiva e os elétrons têm uma carga elétrica negativa. Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais diferentes se atraem. Assim, os elétrons que são negativos repelem uns aos outros e os prótons atraem os elétrons. Obs.: objetos em que a transferência de cargas ocorre com facilidade são chamados de condutores e materiais em que a transferência de cargas requer mais energia para ocorrer (é mais difícil) são chamados de isolates. Em resumo eletrização é o fenômeno pelo qual podemos transferir cargas de um corpo para outro, tornando os carregados. Existem três processos de eletrização: Eletrização por atrito: Os corpos que são eletrizados por atrito ficam com cargas de módulo igual, porém com sinais opostos. Eletrização por contato: Os corpos eletrizados por contato ficam com cargas de módulo e sinal iguais. O cálculo da carga resultante após o processo é dado pela média aritmética entre a carga dos condutores em contato. Eletrização por indução eletrostática: O processo é dividido em três etapas 1° etapa: Um bastão eletrizado, ou seja, já com uma carga, é aproximado de um condutor inicialmente neutro, pelo principio de atração e repulsão, os elétrons livres do corpo induzido são atraidos/repelidos dependendo do sinal da carga do corpo indutor. 2° etapa: Liga-se o induzido à terra, ainda na presença do indutor. A ligação com a terra é feita pois a terra pode fornecer ou retirar cargas do corpo induzido, de modo a tornar neutro a extremidade mais afastada do corpo indutor. Força entre cargas Quando esfregamos os pés no chão ficamos com um excesso de cargas, esse excesso de cargas é atraído pelas cargas da maçaneta e começam a se mover, daí acabamos levando um choque. Essa força depende de alguns parâmetros. Essa força é mais forte se tivermos uma carga muito grande e se a distância for pequena. E isso acontece porque cada carga gera em torno dela um campo elétrico Campo elétrico é uma espécie de aura que faz com que outras cargas sofram interações, ou seja, sejam atraídas ou repelidas. Assim como dois corpos que possuem massa podem interagir devido à força gravitacional, dois corpos que possuem cargas podem interagir devido a força coulombiana entre eles. Força elétrica resultante Como a força elétrica é um vetor podemos calcular a resultante da interação de muitas cargas, seja, podemos calcular a direção, o sentido e o módulo da força que uma carga percebe devido presença de um conjunto de outras cargas. Obs.: um termo que é frequentemente utilizado quanto à força elétrica resultante é o equilibrio Equilibrio de forças se refere ao fato de que, quando duas forças elétricas agem sobre uma carga esta pode ficar em repouso se as forças forem de igual módulo, mas de sentidos contrários.

Campo elétrico A força elétrica é devida a uma característica das cargas que é chamada de campo elétrico. O campo elétrico pode ser entendido como uma região do espaço que é distorcida pela presença de uma carga ou, dito de outra forma, o campo elétrico é uma região do espaço que pode aplicar forças à distância em uma carga, devido a presença de outra. Características de campos elétricos O campo elétrico em um ponto devido a varias cargas é a soma vetorial dos campos criados individualmente por cada carga criadora, da mesma força que é feito para a força elétrica. O campo elétrico no interior de um condutor eletrizado (maciço ou oco) é NULO (Blindagem Eletrostática). O campo elétrico entre duas placas planas e paralelas, carregadas com cargas iguais e de sinais contrários é uniforme....