INTRODUÇÃO

O presente trabalho realizado no âmbito da disciplina de física abordará sobre a eletrostática. A eletrostática é a parte da Física responsável pelo estudo das cargas elétricas em repouso. Ao longo da história, grandes pesquisadores como Tales de Mileto conseguiram verificar a existência das cargas elétricas. Segundo Maurício Ruv Lemes, foi Tales quem primeiro conseguiu verificar, em 600 a. C., que o âmbar, após atritado, consegue atrair fragmentos de palha.

HISTORIAL SOBRE A ELECTROSTÁTICA

Em 1600, o médico inglês William Gilbert (1540-1603) publicou o livro Sobre os Ímãs, sobre os Corpos Magnéticos, e sobre o Grande Ímã, a Terra. Neste livro, Gilbert faz uma analogia comparando a Terra com um enorme ímã, onde os pólos magnéticos do Globo estariam localizados junto aos pólos geográficos. Gilbert também estudou os fenômenos elétricos, chegando a concluir que existiam mais substâncias além do âmbar que possuíam propriedades eletrostáticas, de acordo com CHAIB e ASSIS (2007).

O pesquisador alemão Otto Von Guericke (1602 – 1686) conseguiu inventar a primeira máquina eletrostática, em 1672.

Já por volta de 1729, Stephen Gray descobre que alguns corpos tem propriedades condutoras de eletricidade.

Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806) conseguiu medir a intensidade das forças de atração ou de repulsão entre as cargas elétricas por volta de 1777, usando uma balança de torção e enunciou a Lei de Coulomb tratando desta força.

Já em 1763, o cientista Robert Simmer (...) defendia que existiriam dois tipos de fluídos, sendo que um deles teria carga elétrica positiva e outro teria carga elétrica negativa, o que leva a uma condição de conservação da carga, conforme Lemes.

Num primeiro momento, acreditava-se que os fenômenos elétricos e magnéticos não estariam relacionados. A eletrostática tinha muito a ser descoberto, especialmente no que se refere a sua dependência com o magnetismo. Houve muitos avanços significativos, como o caso da construção da primeira pilha voltaica, criada por Alessandro Volta, em 1800. Finalmente, em 1819, o dinamarquês Hans Christian Oersted (1777 – 1851) descobre em uma aula experimental que a corrente elétrica geraria um campo magnético em torno de si.

Mas talvez uma das mais relevantes descobertas que podem ser inclusas no rol da eletrostática, destaca-se a da relação da carga do elétron com sua massa, realizada por Robert Andrews Millikan (1868 – 1953).

ELETROSTÁTICA

Eletrostática é a parte da área da eletricidade que estuda as cargas elétricas sem movimento, ou seja, em estado de repouso.

Blindagem Eletrostática:

A blindagem eletrostática torna o campo elétrico nulo. Isso acontece em decorrência da distribuição de cargas elétricas em excesso num condutor. As cargas de mesmo sinal tem a tendência de se afastar até que atingem o repouso.

Foi o que Michael Faraday provou com a Gaiola de Faraday. Nesse experimento, o químico sentou-se dentro de uma gaiola que estava submetida à descarga elétrica e saiu dela sem que nada acontecesse com ele.

FORÇA E ENERGIA ELETROSTÁTICA

Força eletrostática é a força de interação eletrostática entre duas cargas elétricas através da atração e da repulsão. Ela é calculada pela Lei de Coulomb, que é expressa pela seguinte fórmula:

Onde:

· k = constante eletrostática

· q1 e q2 = cargas elétricas

· r = distância entre as cargas

A constante eletrostática, também conhecida como constante de Coulomb, é influenciada pelo meio onde as cargas elétricas se encontram. Assim, a constante eletrostática influencia o valor da força.

Geralmente no vácuo, o seu valor é 9.10⁹ N.m² /C², mas ela pode aparecer em outros meios, por exemplo:

Água 1,1.10⁸ N.m² /C²

Benzeno 2,3.10⁹ N.m² /C²

Petróleo 3,6.10⁹ N.m² /C²

Energia eletrostática ou energia potencial elétrica é a energia produzida pelo excesso de cargas elétricas em atrito. Ela é medida pela seguinte fórmula:

Onde,

· k = constante eletrostática

· Q = carga fonte

· q = carga de prova ou teste

· d = distância entre cargas

CAMPO ELÉTRICO

Campo elétrico é o local onde as cargas elétricas se concentram, cuja intensidade é medida através da fórmula:

Onde,

· E = campo elétrico

· F = força elétrica

· q = carga elétrica

CARGA ELÉTRICA

As cargas elétricas são o resultado da atração ou repulsão das cargas. Cargas semelhantes se repulsam, enquanto as contrárias se atraem.

Elas são medidas em coulomb e a menor dessas cargas que é encontrada na natureza é a carga elementar (e = 1,6 .10^-19 C).

A fórmula da carga elétrica é:

Q = n.e

Onde,

·Q = carga elétrica

· n = quantidade de elétrons

· e = carga elementar

FÓRMULAS

Além das fórmulas da eletrostática que foram citadas acima, são utilizadas também:

Potencial Elétrico

Onde:

· V = Potencial elétrico

· Ep = energia potencial

· Q = Carga elétrica

DIFERENÇA DE POTENCIAL

U = v_b - v_a

Onde,

· U = diferença de potencial

· v_a = potencial elétrico em a

· v_b = potencial elétrico em b

ELETROSTÁTICA VS ELETRODINÂMICA

Enquanto a Eletrostática estuda as cargas elétricas sem movimento, a Eletrodinâmica estuda as cargas em movimento.

Eletrostática e Eletrodinâmica são, portanto, áreas de estudo da física que se dedicam a diferentes aspectos da eletricidade.

Além dessas áreas, há também o Eletromagnetismo, que estuda a capacidade da eletricidade em atrair e reprimir polos.

FENÔMENOS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS

Os fenômenos elétricos são diversos e alguns não podem ser observados pela vista humana, e outros as pessoas veem constantemente. Sendo que a energia é presente no nosso dia a dia, e observamos algumas coisas como a luz da nossa casa, o carregamento do celular e outros.

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Magnetismo é a denominação dada aos estudos dos fenômenos relacionados com as propriedades dos imãs. Os primeiros fenômenos magnéticos foram observados na Grécia antiga, em uma cidade chamada Magnésia.

Assim, a partir do atrito entre os corpos, ocorre o fenômeno chamado “eletrização”, de modo que todos os corpos possuem a propriedade de se atraírem ou se repelirem.

CORRENTE ELÉTRICA

Corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica ou o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Tal deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros meios (reações químicas, atrito, luz, etc.).

LEI DE COULOMB

A Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da Eletricidade.

O que a Lei de Coulomb enuncia é que a intensidade da força elétrica de interação entre cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos módulos de cada carga e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

CORPOS BONS E MAUS CONDUTORES

Os materiais bons condutores são aqueles que se deixam atravessar pela corrente eléctrica.

Exemplos de bons condutores:

· Metais (como o cobre, alumínio, ferro, etc.) e algumas ligas metálicas;

· Grafite

· Soluções aquosas (de sulfato de cobre, de ácido sulfúrico. etc.)

· Água da torneira, água salgada, água ionizada (como, por exemplo as das piscinas);

· Corpo humano;

· Ar húmido.

Os metais são bons condutores porque os electrões que encontram-se mais afastados dos núcleos atómicos, por isso têem grande mobilidade.

Estes electrões designam-se por electrões livres: movimentando-se desordenadamente no interior dos metais. Contudo ao fechar-se um circuito eléctrico, estes electrões organizam-se de imediato num movimento ordenado, formando uma corrente eléctrica.

Existem soluções que são boas condutoras e outras nem por isso…Somente as soluções que são formadas por iões e por sais é que são boa condutoras de corrente eléctrica. Assim quando se fecha o circuito eléctrico, os iões movimentam-se organizadamente, dirigindo-se os iões negativos para o eléctrodo positivo e os iões positivos para o eléctrodo negativo. Este movimento organizado constitui a corrente eléctrica no liquido.

Os materiais maus condutores ou isoladores são aqueles que não se deixam atravessar pela corrente eléctrica e que, portanto, dificilmente a conduzem.

Exemplos de maus condutores:

· Borracha, madeira, cortiça;

· Vidro, porcelana;

· Plástico;

· Têxteis (lã, seda, etc.);

· Água desionizada, água bastante açucarada;

· Ar seco.

Estes materiais referidos acima dizem-se isoladores da corrente eléctrica.

ELETROSCÓPIA DE PÊNDULO ELECTRICA

O eletroscópia é um aparelho que se destina a indicar a existência de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo está eletrizado. Os eletroscópios mais comuns são o pêndulo eletrostático e o eletroscópio de folhas.

Pêndulo elétrico:

É formado por uma esfera que pode ser de isopor ou cortiça, esta esfera é presa em um fio de náilon ou linha de costura que é preso em uma haste firme.

Este pêndulo funciona como um indutor, pois se quisermos saber se certo corpo está ou não eletrizado, devemos aproximá-lo da esfera, ou seja, se a esfera continuar em repouso quer dizer que corpo é neutro, já se a esfera for atraída pelo corpo significa que o mesmo está eletrizado. Materiais utilizados pelo grupo para a construção do Eletroscópio de Pêndulo:

- 1 copo plástico;

- 1 canudo ( com a ponta dobrável );

- linha de costura ;

- papel alumínio;

Modo de construção:

passo 1: faça um furo central na parte de baixo do copo plástico;
passo 2: insira o canudo no " furo " feito;
passo 3: dobre o canudo ( obs: a parte que deve ser dobrada é flexível );
passo 4: amarre a linha de costura na menor parte que ficou dobrado o canudo;
passo 5: amarre a outra ponta da linha na " bolinha " feita com o papel alumínio;

Eletroscopia – é o estudo dos fenômenos eletrostáticos através de aparelhos chamados eletroscópios (dispositivos capazes de verificar se um corpo está eletrizado).
Os eletroscópios são conhecidos também como detectores eletrostáticos.

Eletrização – é a definição do comportamento dos corpos que têm o poder de atrair ou afastar outros corpos. Essa definição teve início no século VI a.C., quando o filósofo Thales, morador da cidade de Mileto, encontrou uma resina fóssil chamada âmbar, (elektron), e a esfregou com pele de animais. Observou então que, após o atrito, o âmbar tinha o poder de atrair outros corpos, como palhas secas.

Então, desde o princípio desta descoberta, estudos foram sendo desenvolvidos e com eles novos termos foram criados para se definir esta atração entre os corpos, ou o afastamento entre eles.

Isso é observado nos princípios eletrostáticos que afirmam que corpos de mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem. Na eletrização também se pode observar os corpos que têm o poder de conduzirem ou isolarem a eletricidade.

É o caso dos materiais metálicos e do corpo humano que, por possuírem elétrons livres, permitem a passagem de cargas elétricas através deles, e por isso são considerados bons condutores elétricos, diferente dos corpos isolantes como a borracha que, por não possuírem elétrons livres, não permitem a passagem de elétrons através deles, sendo considerados maus condutores.

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No estudo da eletrização também se observam os tipos de eletrização, divididos em três momentos: atrito, contato e indução.

Eletroscópio – é o aparelho responsável pela identificação da eletrização de um corpo. Se um corpo está eletrizado, o eletroscópio identificará facilmente.

Existem dois tipos bem comuns de eletroscópios, o pêndulo eletrostático e o eletroscópio de folhas.

Pêndulo Eletrostático – Ao aproximar o pêndulo eletrizado (2) ao neutro (1), o corpo eletrizado atrai o corpo neutro.

CONCLUSÃO

após as pesquisas feitas podes dizer que a eletrostática é a área da Física que abrange o estudo das cargas elétricas em repouso. Os fenômenos eletrostáticos estudados por essa área do conhecimento surgem em decorrência da força de atração e repulsão que as cargas elétricas exercem umas sobre as outras. Neste texto, falaremos sobre algumas das principais propriedades da Eletrostática, tais como carga elétrica, eletrização, força elétrica, potencial elétrico, campo elétrico e energia potencial elétrica.