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Física IV Prof. Ivan Guilhon

CAPÍTULO 1 – CARGAS ELÉTRICAS
1 – UMA VISÃO GERAL
Sabe-se que se esfregarmos uma régua em nossos cabelos e, se aproximarmos a mesma régua a uma folha de papel, notaremos que a régua e o papel se atrairão, o que não acontecia antes de esfregarmos a régua em nossos cabelos. Para explicarmos tal acontecimento, chamado de fenômeno elétrico, precisamos estudar mais afundo a estrutura da matéria para entender melhor esse tipo de fenômeno. Sabe-se hoje que a matéria é constituída por átomos, os quais podem ser divididos em partículas menores: elétrons, prótons e nêutrons. Existem divisões ainda menores, no entanto essas não interessam ao nosso estudo. Associamos, então, ao próton e ao elétron, uma propriedade física denominada carga elétrica, havendo duasclasses de carga: positiva (a carga elétrica dos prótons) e a negativa (a carga elétrica dos elétrons). O nêutron, por sua vez, tem carga igual a zero. Retirando ou adicionando elétrons à eletrosfera de alguns átomos que constituem um corpo eletricamente neutro, podemos deixá-lo eletrizado. Um corpo está eletrizado quando o número total de prótons que possui é diferente da sua quantidade total deelétrons. Devido à estrutura da matéria, observamos que as partículas que têm maior mobilidade nos corpos são os elétrons, ou seja, são os elétrons que realmente se deslocam, enquanto os prótons ficam parados na estrutura do objeto. No exemplo da régua esfregada no cabelo, elétrons são arrancados por atrito, de um objeto, indo parar no outro e, com isso, um fica com excesso de elétrons e o outro, comfalta de elétrons. Por isso, dizemos que um corpo eletrizado possui excesso ou falta de ELÉTRONS. Logo:   EXCESSO DE ELÉTRONS = CARREGADO NEGATIVAMENTE FALTA DE ELÉTRONS = CARREGADO POSITIVAMENTE CORPO CORPO

2 – QUANTIZAÇÃO DA CARGA
Através de experiências, foi possível observar que um elétron e um próton possuem a mesma quantidade de carga (porém, com sinais contrários) e o valor dessaquantidade, denominada carga elementar (e) é, no sistema internacional de unidades (SI), dada por: carga elétrica do elétron = = carga elétrica do próton = = Definimos a Quantidade de eletricidade (Q) ou carga elétrica de um corpo por:

Onde: -19  e = 1,6 x 10 C  n é o número de cargas elétricas em excesso de um corpo. Para encontrá-lo basta tomar o módulo da diferença entre o número total deprótons e elétrons.  O sinal dependerá do sinal das cargas elétricas em excesso no corpo. Se forem elétrons em excesso, o sinal será negativo; Se forem prótons, positivo.

Exercício Resolvido 1:
Determine a carga elétrica de um corpo cuja quantidade de elétrons excede a quantidade de prótons 3 em 2,0 x 10 . Resolução: Nesse exemplo aplicaremos a fórmula acima. Inicialmente, como há excesso deelétrons utilizaremos o sinal negativo. Como o excesso de carga é dado 3 (n=2,0 x 10 ), basta usar o valor de e para resolver o problema:

Se o número de elétrons é igual ao número de prótons, dizemos que o corpo está eletricamente neutro. No sistema internacional de unidades (SI), a unidade de carga elétrica é o Coulomb (C).Essa unidade é muito alta para muitas situações do dia-a-dia, de tal forma quemuitas vezes preferimos usar seus submúltiplos: mC = 10 C = mili Coulomb -6 C = 10 C = micro Coulomb -9 nC = 10 C = nano Coulomb -12 pC = 10 C = pico Coulomb
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3 – PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA
Primeiramente, vamos nos limitar ao estudo da eletrostática, que é a parte da Física que estuda as propriedades e a ação mútua das cargas elétricas em repouso em relação a um sistema inercial dereferência. Enunciaremos agora dois princípios básicos da eletrostática.

3.1 – Interação entre cargas
Se isolarmos dois corpos de carga positiva, um ao lado do outro, notaremos o fenômeno de repulsão. O mesmo acontece se isolarmos dois corpos de carga negativa lado a lado. No entanto, se colocarmos um corpo de carga positiva ao lado um de carga negativa, haverá atração
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entre eles. Entre...
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