Curso Online de introdução a eletrostática

Curso 01 Eletrostática

INTRODUÇÃO

Caro(a) aluno(a),
Este conteúdo destina-se a estudantes do cursos de Eletrotécnica básica, eletricista e afins, nos cursos a distância. você lerá a respeito de assuntos referentes à eletricidade, com ênfase em carga elétrica e dielétricos. Com o intuito de simplificar a exposição dos tópicos abordados, procurou-se, através de uma linguagem simples, clara e direta, expor o conteúdo de forma sucinta e objetiva. No estudo, são apresentadas questões resolvidas para auxiliar na compreensão do conteúdo teórico. Finalmente, desejamos que faça um excelente módulo, que estude bastante e aprofunde seu conhecimento consultando as referências indicadas no final da apostila.
Kenaldy Hendolp

Eletrostática

Você já ouviu falar de carga elétrica ou eletricidade estática? É sobre esses assuntos que vamos tratar agora, sendo que a eletrostática é a parte da Eletricidade que estuda as propriedades e a ação mútua das cargas elétricas em repouso.
Os primeiros estudos a respeito da eletrostática foram feitos pelo filósofo grego Tales, da cidade de mileto, mais ou menos no ano 600 a.C. Tales observou que, ao fazer o atrito do âmbar (resina fóssil de coloração amarelada) com outros corpos, o âmbar adquire a propriedade de atrair corpos leves, como pedacinhos de palha e sementes pequenas que se encontram em sua proximidade.

Atrito do âmbar com pele de animal. Essa propriedade de atrair os corpos é caracterizada por uma grandeza denominada carga elétrica.
Nesse caso, dizemos que o âmbar adquiriu carga elétrica ou ficou eletrizado

Após esse estudo feito por Tales, somente no século XVI, William Gilbert descobriu que outros corpos, quando atritados, adquirem a propriedade de atrair corpos leves, como ocorre com o âmbar. Como o âmbar, em grego, chama-se eléktron, Gilbert utilizou o termo “eletrizado” para indicar que esses corpos estavam se comportando como o âmbar e “fenômeno elétrico” para o fenômeno do surgimento dessa propriedade que aparece quando os corpos são atritados, originando o termo “eletricidade”, que é utilizado até hoje.

Foi convencionado que um bastão de vidro, quando atritado com um pano de lã, fica com carga elétrica positiva e a lã, com carga elétrica negativa.
Hoje, a explicação para o processo pelo qual os corpos eletrizam-se é baseada no fato de que todos os corpos são constituídos de átomos. O átomo apresenta uma parte central, chamada núcleo, onde temos as partículas chamadas prótons, que apresentam carga elétrica positiva, e os nêutrons, que não apresentam carga elétrica. Ao redor do núcleo, na região chamada eletrosfera, temos as partículas chamadas elétrons, que apresentam carga elétrica negativa.

Normalmente, o átomo tem quantidades iguais de prótons no núcleo e de elétrons ao seu redor, ou seja, a mesma quantidade de cargas positivas e negativas; portanto, o átomo é eletricamente neutro

Quando o corpo encontra-se eletrizado, significa que há um desequilíbrio na quantidade de prótons e elétrons, ou seja, possui excesso ou falta de elétrons. O corpo está eletrizado negativamente quando há excesso de elétrons, significando que foram acrescentados elétrons ao corpo.
Quando há falta de elétrons, significa que foram retirados elétrons do corpo, deixando o corpo eletrizado positivamente. Ao aproximarmos dois corpos eletrizados com cargas elétricas de mesmo sinal, eles repelem-se e, quando eletrizados com cargas elétricas de sinais opostos, eles atraem-se.

Carga Elétrica Elementar ()

Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.
Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita.
Os prótons e nêutrons têm massa praticamente igual, mas os elétrons têm massa milhares de vezes menor. Sendo m a massa dos prótons, podemos representar a massa dos elétrons como:
m elétron (1/200) . m

Ou seja, a massa dos elétrons é aproximadamente 2 mil vezes menor que a massa dos prótons.
Podemos representar um átomo, embora fora de escala, por:

Se pudéssemos separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e lançá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons a uma direção oposta a do desvio dos prótons e os nêutrons não seriam afetados.
Esta propriedade de cada uma das partículas é chamada carga elétrica.
A menor carga elétrica conhecida atualmente é a carga do elétron, ou a do próton, conhecida como carga elementar e representada pela letra “”. As cargas do elétron e do próton são iguais em valor absoluto e sua intensidade é:
=1,6.10 -19C
Portanto, para o elétron, que tem carga elétrica negativa, sua intensidade será = - 1,6.10 -19C e, para o próton, que tem
carga elétrica positiva, sua intensidade será = + 1,6.10 -19C.
A unidade de carga elétrica no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o Coulomb, representado pela letra C.