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,
▶
·
Ad error: AdError 1009: The VAST
response document is empty.
·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 = vb
- va
Onde,
·
U = diferença de potencial
·
va = potencial
elétrico em a
·
vb = 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.
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.
REFERÊNCIAS