Eletricidade BsicaProf. Hebert Monteiro

tomoO tomo durante muito tempo foi considerado a menor partcula formadora dos elementos qumicos, sendo assim:Todo tipo de matria constituda por tomos que so eletricamente neutros. Cada tomo tem um pequeno ncleo, constitudo por prtons e nutrons. Os prtons tem carga eltrica positiva e os neutros no tem carga. O nmero de prtons do ncleo corresponde ao nmero atmico Z. Em volta do ncleo h um nmero de eltrons que em condies normais igual a Z, cada um deles com sua carga negativa de mesmo valor que a do prton, de modo que em condies normais a carga eltrica do tomo nula. A carga eltrica do prton +e e a carga eltrica do eltron e (sendo e a unidade fundamental de carga eltrica).A carga ento pode ser quantizada. Qualquer carga eltrica Q que se observa na natureza pode ser ento escrita na forma:No S.I, a unidade de medida padro da carga o Coulomb [C], que recebeu este nome em homenagem ao Fsico Francs Charles Coulomb. Q = CargaN = Nmero de Elementose = Carga Elementar

Partculas elementares do tomo:Prtons Carga Positiva M = 1,673 x 10-27 KgNutrons Sem Carga M = 1,673 x 10-27 KgEltrons Carga Negativa M = 9,109 x 10-31 Kg

N Prtons = N Eltrons tomo eletricamente NeutroN Prtons > N Eltrons tomo eletricamente Positivo (on positivo)N Prtons < N Eltrons tomo eletricamente Negativo (on negativo)

A quantidade de prtons existentes no ncleo do tomo determinam o seu nmero atmico, chamado de ZOs eltrons se mantm na eletrosfera do tomo pela fora de atrao entre o ncleo positivo e a eletrosfera negativa.

ExerccioPelo simples atrito de dois corpos possvel conseguir, no laboratrio, carga de 50 nC. Quantos eltrons devem ser transferidos de um corpo para outro para se ter essa carga?

Condutores e IsolantesEm alguns materiais encontrados na natureza, como cobre, ouro, ferro, etc, alguns eltrons de seus tomos podem se deslocar livremente. Esses materiais so chamados de Condutores.J outros materiais como madeira, plstico, vidro, etc, os eltrons so to fortemente ligados ao tomo que no podem se deslocar com liberdade. So os materiais chamados de Isolantes.A condutividade ou a propriedade isolante depende da natureza qumica dos materiais, mais especificamente de seus tomos, que possuem ou no uma grande quantidade de eltrons, podendo, ter um ou mais eltrons livres para se deslocar pelos tomos.O tomo do cobre, por exemplo, possui um ncleo composto por 27 prtons e cercado por 27 eltrons, cada um em uma camada distinta da chamada eletrosfera. O tomo da ultima camada se encontra mais fracamente ligado ao ncleo pela distncia que se encontra dele e pela fora repulsiva que os eltrons das camadas inferiores realiza, ficando assim mais facilmente proposto a se mover de um tomo para o outro, criando a chamada corrente eltrica.

Tipos de EletrizaoDefinio: Chama-se eletrizao ao fenmeno pelo qual um corpo neutro passa a eletrizado.

Eletrizao por Atrito: Ao atritar vigorosamente dois corpos, estamos fornecendo energia e pode haver transferncia de eltrons de um para o outro. Se os corpos atritados esto isolados, ou seja, no sofrem a influencia de quaisquer outros corpos, as cargas eltricas cedidas por um so exatamente as adquiridas pelo outro: Adquirem quantidades de carga eltrica iguais em modulo, mas de sinais contrrios.

Qa = - Qb

Eletrizao por Contato: Considere dois corpos, A e B, sendo A positivamente eletrizado e B um corpo neutro. Quando colocamos estes corpos em contato, as cargas positivas do corpo A atraem as cargas negativas de B. Os corpos, claro, devem ser condutores para que isso acontea. Ao separarmos os corpos, percebemos que o corpo B perdeu eltrons, logo este ficou positivamente eletrizado. Este processo chamado eletrizao por contato.Generalizando, podemos afirmar que, na eletrizao por contato: Os corpos ficam ou eletricamente neutros ou com cargas de mesmo sinal; A quantidade de carga eltrica total final igual quantidade de carga eltrica total inicial (principio da conservao de carga eltrica): Qa + Qb = Qa + Qb

Qa = Qb = (Qa + Qb)/2Se os corpos colocados em contato so de tamanhos diferentes, a diviso de cargas proporcional s dimenses de cada um.

Eletrizao por Induo: Nesse tipo de eletrizao no h contato entre os corpos. Vejamos como acontece. Considere trs condutores, um carregado eletricamente e ou outros dois neutros e encostados um no outro. Aproxima-se o condutor carregado dos condutores neutros. O condutor carregado ser o indutor e os condutores neutros, os induzidos. Durante essa aproximao, observa-se uma separao de cargas nos condutores neutros. Como o indutor positivo, o induzido mais prximo do indutor ficar negativo e o induzido mais afastado ficar positivo. Agora com o indutor ainda prximo, separam-se os dois condutores que esto juntos. E por fim retira-se o indutor das proximidades dos outros dois corpos. Teremos como resultado os dois condutores que inicialmente eram neutros, agora carregados com cargas de sinais a opostos. Note que em momento algum houve o contato entre o condutor carregado e os condutores inicialmente neutros.

ExercciosDuas esferas condutoras idnticas, uma com a carga inicial Q e a outra descarregada, so postas em contato. a) Qual a carga de cada esfera? b) Com as esferas em contato, um basto negativamente carregado aproximado de uma delas, que fica ento com a carga 2Q. Qual a carga na outra esfera?

Duas esferas idnticas so carregadas por induo e depois separadas. A esfera 1 tem a carga Q e a 2 a carga Q. Uma terceira esfera, idntica as duas primeiras, est inicialmente descarregada. Se a esfera 3 encostar na esfera 1 e depois for separada e encostar a esfera 2 e for separada, qual a carga residual em cada esfera?

Foras Eltricas sobre objetos descarregadosNotamos que um corpo eletricamente carregado pode exercer fora at mesmo sobre objetos descarregados.

O pente de plstico, carregado negativamente, produz um ligeiro deslocamento das cargas das molculas no interior do isolante neutro, um efeito chamado polarizao. Quem estudou primeiramente a fora entre as partculas carregadas foi Charles Coulomb.

Lei de CoulombO mdulo da fora eltrica entre duas cargas puntiformes diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distncia entre elas.A fora est direcionada sobre a reta que passa pelas duas cargas.

Em termos matemticos, dizemos que, quando duas cargas q1 e q2 esto separadas por uma distncia r, o mdulo F da fora que qualquer uma das cargas exerce sobre a outra pode ser expresso pela relao:

K = 8,99 x 109 N.m2/C2

Interaes entre cargas puntiformes

ExercciosNum tomo de hidrognio, a separao mdia entre o eltron e o prton cerca de 5,3 . 10-11m. Calcular o mdulo da fora eletrosttica de atrao do prton sobre o eltron.

2) Trs cargas puntiformes esto sobre o eixo dos x. A carga q1 = 25nC est na origem, q2 = -10nC est em x = 2m e q0 = 20nC est em x = 3,5m. Calcular a fora resultante em q0, provocada por q1 e q2.