O documento discute conceitos fundamentais de eletrostática como carga elétrica, eletrização por atrito e indução, polarização, lei de Coulomb e eletroscópio. Exemplos mostram como objetos neutros podem se tornar carregados e como forças elétricas atuam entre cargas. Exercícios sobre interação entre cargas elétricas são apresentados no final.
PRÉDIOS HISTÓRICOS DE ASSARÉ Prof. Francisco Leite.pdf
Eletrostática Cargas Forças
1. Eletrização
Eletrostática: carga elétrica
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Indução e polarização
Eletroscópio
Lei de Coulomb
Internet
Blindagem eletrostática
2. Eletrização
Um objeto eletricamente neutro
O átomo tem em seu núcleo
prótons (carga positiva) e
neutrons (carga nula). Ao
redor do núcleo, na eletrosfera,
giram os elétrons (carga
negativa).
Tem o mesmo número
de prótons e elétrons
+
-
Um objeto com carga positiva Perdeu elétrons
Um objeto com carga negativa Ganhou elétrons
3. Eletrização
Objetos neutros não se atraem
e nem se repelem.
Objetos com cargas de sinais
iguais de repelem.
Objetos com cargas de sinais
diferentes se atraem.
ou
+ + - -
+ -
4. Eletrização
Eletrização por atrito: A eletrização por atrito é obtida quando
se atritam dois objetos de materiais diferentes. Um deles fica
com carga positiva e o outro com carga negativa.
pano de
seda
Ao atritar o pano
de seda com o
bastão de vidro, o
bastão fica com
carga positiva,
enquanto a seda,
negativa.
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
5. Indução e polarização
Eletrização por indução: Ao aproximar uma objeto carregado de
um objeto neutro, este último será induzido a uma eletrização.
Ao afastar o bastão
eletricamente carregado,
o corpo inicialmente
neutro passou a ficar
carregado
negativamente.
Corpo neutro e
isolado
Aproxima-se um bastão
eletricamente carregado
do objeto neutro.
Os elétrons são
atraídos pela carga
positiva
-
-
-
-
- +
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Ao ligar um fio terra
no corpo que estava
inicialmente neutro,
ele passa a atrair
elétrons.
-
-
-
-
+
+ -
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
-
- -
-
6. Indução e polarização
-
-
-
-
- +
++
+
+
Polarização: É o efeito que
ocorre quando as extremidades
opostas de um corpo ficam
eletrizadas cor cargas de sinais
contrários. Nota-se, porém, que
a carga total no dielétrico
permanece neutra.
7. Eletrização por contato:
Ao encostar dois corpos eletrizados ou um eletrizado e o outro
neutro, o corpo com maior quantidade de elétrons sede para o que
tem menor quantidade até que se estabeleça um equilíbrio
elétrico.
-
-
-
-
- -
-
-
- -
Um corpo carregado
negativamente encosta
em um corpo neutro.
-
-
-
-
-
-
-
-
- -
O corpo com maior
número de elétrons
sede para o que tem
menos até o equilíbrio.
-
---
- -
-
-
-
Os dois corpos passam a -
ficar carregados com
cargas de mesmo sinal.
Portanto eles tendem a se
repelir.
Matematicamente, se os
corpos forem idênticos a
carga deles será obtida
por uma média aritmética: 2
A B Q Q
Q
8. Eletroscópio
Um eletroscópio é um dispositivo que permite verificar se um
corpo está eletrizado. Pode ser montado com uma bolinha de
isopor, por ser um material leve e de fácil eletrização por indução,
suspensa por um fio. Ao se aproximar um corpo carregado, com
carga positiva ou negativa, a bolinha será atraída.
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
9. Lei de Coulomb
Uma carga de 1 C (coulomb) significa que um corpo ganhou ou
perdeu 6,25 1018 elétrons. Se ganhou elétrons ficou com carga
negativa. Se perdeu ficou com carga positiva.
Isto significa que a carga de um elétron ou de um próton é de
1,6 10-19 C.
A carga do elétron representamos por: e = – 1,6 10-19 C
A carga do próton representamos por: p = + 1,6 10-19 C
10. Lei de Coulomb
A lei de Coulomb é: a força de atração ou repulsão entre duas
cargas puntuais é diretamente proporcional ao produto de suas
cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância
entre elas.
Assim:
Q Q
1 2
F k
o 2
r
Onde:
F = Força elétrica de atração ou repulsão (N)
k0 = Constante no vácuo (9 x 109 Nm2/C2)
Q1 e Q2 = Cargas elétricas (C)
r = distância entre as cargas (m)
Observação: 1 mC = 10-3 C e 1 C = 10-6 C
F F
+ -
F F
+ +
F F
- -
11.
12. 1 Três pequenas esferas metálicas A, B e C idênticas estão eletrizadas
com cargas +3q, –2q e +5q, respectivamente. Determine a carga de
cada uma após um contato simultâneo entre as três.
2 (Unicamp-SP) Duas cargas elétricas Q1 e Q2 atraem-se quando
colocadas próximas uma da outra.
a) O que se pode afirmar sobre os sinais de Q1 e de Q2?
b) A carga Q1 é repelida por uma terceira carga, Q3, positiva. Qual é o
sinal de Q2?
13. 3 (UEL-PR) Três esferas condutoras, A, B e C, têm o mesmo diâmetro. A esfera
A está inicialmente neutra e as outras duas estão carregadas com cargas
QB=1,2 μC e QC = 1,8 μC. Com a esfera A, toca-se primeiramente a esfera B e
depois a C. As cargas elétricas de A, B e C, depois desses contatos, são,
respectivamente:
a) 0,60 μC, 0,60 μC e 1,8 μC.
b) 0,60 μC, 1,2 μC e 1,2 μC.
c) 1,0 μC, 1,0 μC e 1,0 μC.
d) 1,2 μC, 0,60 μC e 1,2 μC.
e) 1,2 μC, 0,8 μC e 1,0 μC.
14. 4 (Mack-SP) Duas cargas elétricas puntiformes distam 20 cm uma da
outra. Alterando essa distância, a intensidade da força de interação
eletrostática entre as cargas fica 4 vezes menor. A nova distância entre
elas é de quantos decímetros?
5 Determine o módulo da força de interação entre duas partículas
eletrizadas com + 4,0 μC e – 3,0 μC, estando elas no vácuo à distância
de 6,0 cm uma da outra. Dado: constante eletrostática do vácuo
K0=9,0 · 109 N m2/C2
.
6 Duas cargas puntiformes q1 = 5 · 10–6 C e q2 = 12 · 10–6 C estão
separadas 1 m uma da outra no vácuo. Sendo K = 9,0 · 109 N m2/C2 a
constante eletrostática do vácuo, qual a intensidade da força de
interação entre elas?
15. 7 (Cefet-SP) A intensidade da força elétrica entre duas cargas
puntiformes, Q1 = 6 μC e Q2 = 3 μC, colocadas no vácuo, sofre redução
quando essas cargas são mergulhadas, a mesma distância, em água.
Sendo a distância entre as cargas de 3 cm e a intensidade da força
elétrica F = 2,2 N, o valor da constante eletrostática na água, em N ·
m2/C2, é igual a:
8 Duas partículas A e B, eletrizadas com cargas de mesmo sinal e
respectivamente iguais a QA e QB, tal que QA = 9 QB, são fixadas no
vácuo a 1,0 m de distância uma da outra. Determine o local, no
segmento que une as cargas A e B, onde deverá ser colocada uma
terceira carga C, para que ela permaneça em repouso.
24. DESAFIOS
1 (Mack-SP) Duas cargas elétricas puntiformes distam 20 cm uma
da outra. Alterando essa distância, a intensidade da força de
interação eletrostática entre as cargas fica 4 vezes menor. A nova
distância entre elas é:
a) 10 cm.
b) 20 cm.
c) 30 cm.
d) 40 cm.
e) 50 cm.
25. DESAFIOS
3 Duas partículas A e B, eletrizadas com cargas de mesmo sinal
e respectivamente iguais a QA e QB, tal que QA = 9 QB, são fixadas
no vácuo a 1,0 m de distância uma da outra. Determine o local, no
segmento que une as cargas A e B, onde deverá ser colocada
uma terceira carga C, para que ela permaneça em repouso.