Post on 13-Nov-2018
Introdução
Eletrização
Condutores e isolantes
Carga elétrica
Quantidade de carga elétrica
Princípio da conservação das quantidades de carga elétrica
Prefixos gregos
Eletrização por atrito
Eletrização por contato – corpos de mesmo tamanho
Eletrização por contato – corpos de tamanhos diferentes
Eletrização por indução
Eletroscópio
Gerador de Van de Graaff
Curiosidade
Exercícios
A eletricidade foi descoberta na Grécia antiga (séc. VI a.C.). Conta-nos a história que o filósofo Tales de Mileto observou o seguinte fenômeno: ao atritar uma pedra de âmbar na pele de um animal, provavelmente uma ovelha, e depois aproximá-la de objetos leves, tais como pena de passarinho e pedacinhos de palha, estes eram atraídos pelo âmbar. Tales descobrira a eletricidade estática.
Matéria Átomos
Núcleo
Prótons
Nêutrons
Eletrosfera Elétrons
Próton Positivo +e Nêutron Nulo 0 Elétron Negativo __e
Partícula Carga Massa
Próton +e 1,672 . 10 – 27 kg
Elétron – e 9,1 . 10 – 31 kg
Nêutron 0 1,672 . 10 – 27 kg
A carga elementar (e) possui valor dado por: e = 1,6 . 10 – 19 C
Quark Símbolo Carga (e)
Up u +2/3
Down d –1/3
Top t +2/3
Botton b –1/3
Estranho s –1/3
Charm c +2/3
Os físicos Murray Gell-Mann e George Zweig propuseram que prótons e nêutrons são constituídos de “quarks”. Temos:
Próton
u u
d
Nêutron
u
d d
Corpo
Neutro Prótons = Elétrons
Eletrizado P ≠ E Positivo P > E
Negativo P < E
O corpo neutro ficará POSITIVO se PERDER elétrons.
O corpo neutro ficará NEGATIVO se GANHAR elétrons.
O processo de transferência de partículas elementares ocorre apenas a nível de eletrosfera, ou seja, o número de prótons do átomo permanece constante.
Um material é chamado de condutor elétrico quando há nele grande quantidade de portadores de carga elétrica que podem se movimentar com grande facilidade.
Um material é chamado de isolante elétrico (ou dielétrico) quando não há nele grande quantidade de portadores de carga elétrica que podem se movimentar com grande facilidade.
Imagens: http://vsites.unb.br/iq/kleber/EaD/Eletromagnetismo/CondutorIsolante/CondutorIsolante.html
Carga elétrica é uma propriedade inerente a determinadas partículas elementares (os elétrons e os prótons – os portadores da carga elétrica), que proporciona a elas a capacidade de interações mútuas, de natureza elétrica.
O francês Charles Du Fay, por volta de 1700, descobriu experimentalmente que corpos friccionados (eletrizados) podem atrair ou repelir outros corpos eletrizados. Du Fay realizou os seguintes experimentos: 1. Friccionou dois pedaços de vidro com seda, eletrizando-os. A seguir,
aproximou-os e verificou que eles se repeliram.
2. Friccionou dois corpos de âmbar com lã, eletrizou-os. A seguir, aproximou-os e verificou que eles se repeliram.
3. Finalmente aproximou um pedaço de vidro eletrizado do âmbar, também eletrizado; verificou que eles se atraíram.
A conclusão foi a seguinte: há dois tipos de eletricidade; uma delas é inerente ao vidro, e a outra é inerente ao âmbar, pois esses dois materiais se atraíram. Du Fay denominou as cargas elétricas do vidro de eletricidade vítrea e as cargas elétricas do âmbar e outras resinas de eletricidade resinosa. Mais tarde Benjamin Franklin simplificou a nomenclatura e chamou a eletricidade vítrea de positiva e a resinosa de negativa. Desde então se estabeleceu um dos princípios fundamentais da eletricidade:
• Corpos eletrizados com cargas positivas se repelem.
• Corpos eletrizados com cargas negativas se repelem.
• Corpos eletrizados com cargas de sinais contrários se atraem.
+ + _ _
+ _ Atração
Repulsão
Repulsão
+ 0 Atração
0 _ Atração
Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem.
Um corpo neutro sempre é atraído por um corpo eletrizado.
É uma grandeza escalar associada à carga elétrica, definida por:
Q n e n P E
ΔQ → Quantidade de carga elétrica n → número de cargas elementares em excesso e → carga elétrica elementar (e = 1,6 . 10 – 19 C) P → número de prótons E → número de elétrons.
Final InicialQ Q Q 191,6 10e C
Em um sistema eletricamente isolado a soma das quantidades de carga permanece inalterada.
INICIAL FINALQ Q
O corpo neutro ficará POSITIVO se PERDER elétrons.
O corpo neutro ficará NEGATIVO se GANHAR elétrons.
Clique seguidamente em uma parte limpa do slide.
PREFIXO SÍMBOLO VALOR
mili m 10–3 micro µ 10–6 nano n 10–9 pico p 10–12
quilo k 103
mega M 106
giga G 109
tera T 1012
Na eletrização por atrito os corpos adquirem cargas de mesmo módulo e sinais contrários.
Série Triboelétrica
Pele humana seca +
Couro
Pele de coelho
Vidro
Cabelo humano
Fibra sintética (nylon)
Lã
Pele de gato
Seda
Alumínio
Papel
Algodão
Madeira
Borracha
Isopor
Plástico –
Na eletrização por contato os corpos adquirem cargas de mesmo sinal.
Final
soma das cargas iniciais
número de corposQ
Q 0 2
Q2
Q
Q 02
Q2
Q
Observação:
Se os corpos forem esferas de tamanhos diferentes, vale a relação:
Final de X
soma das cargas iniciaisraio de X
soma dos raiosQ
X Y
Final de Y
soma das cargas iniciaisraio de Y
soma dos raiosQ
Q 02
Q
Q
Q Q
0
Q2
Q2
Q2
Q
2
Q
Na eletrização por indução os corpos adquirem cargas de sinais contrários. Obs: O indutor somente deverá ser afastado do induzido depois que o aterramento for desfeito.
(UFPel) Recentemente foi inaugurado o LHC, um grande acelerador de partículas que deverá permitir a recriação das condições do universo logo após o “Big Bang”. De acordo com as teorias atuais, os prótons e os nêutrons são formados, cada um, por três partículas elementares chamadas de quarks. Existem doze tipos de quarks na natureza, mas os prótons e nêutrons são formados por apenas dois tipos. O quark up (u) possui carga elétrica positiva igual a 2/3 do valor da carga elétrica elementar (e), enquanto o quark down (d) possui carga elétrica negativa igual a 1/3 do valor da carga elétrica elementar. Assinale a alternativa que representa a composição do próton (p) e do nêutron (n), respectivamente: a) (p) u, d, d – (n) u, d, u. b) (p) d, d, u – (n) d, d, d. c) (p) u, u, u – (n) u, d, u. d) (p) u, u, d – (n) u, d, d. e) (p) u, u, d – (n) u, u, u.
Um estudante entrega ao seu professor um relatório de suas experiências e nele contém as medidas das cargas elétricas de 4 corpos: – A: 6,4 · 10–19 C – B: 1,6 · 10–20 C – C: 2,5 · 10–19 C – D: 0,8 · 10–18 C Sabendo que a carga elementar é de 1,6 · 10 –19 C, qual (is) medida(s) está (ão) fisicamente corretas: a) apenas A. b) apenas A e B. c) apenas A e D. d) apenas C. e) apenas B e C.
Série Triboelétrica
+
–
(UFSCar-SP) Atritando vidro com lã, o vidro se eletriza com carga positiva e a lã, com carga negativa. Atritando algodão com enxofre, o algodão adquire carga positiva e o enxofre, negativa. Porém, se o algodão for atritado com lã, o algodão adquire carga negativa e a lã, positiva. Quando atritado com algodão e quando atritada com enxofre, o vidro adquire, respectivamente, carga elétrica: a) positiva e positiva. b) positiva e negativa. c) negativa e positiva. d) negativa e negativa. e) negativa e nula.
(UNIFOR) Duas pequenas esferas idênticas estão eletrizadas com cargas de 6,0 µC e –10 µC, respectivamente. Colocando-se as esferas em contato, o número de elétrons que passam de uma esfera para a outra vale: a) 5,0 . 1013 b) 4,0 . 1013 c) 2,5 . 1013 d) 4,0 . 106 e) 2,0 . 106 Dado: carga elementar e = 1,6 . 10 –19 C
(UCS) Uma esfera condutora eletrizada com carga Q = 6,0
pC é colocada em contato com outra, idêntica, eletrizada
com carga q = –2,0µC. Admitindo-se que haja troca de
cargas apenas entre essas duas esferas, o número de
elétrons que passa de uma esfera para outra até atingir o
equilíbrio eletrostático é:
Dado: carga elementar = 1,60 ⋅ 10–19C.
a) 5,00 ⋅ 1019
b) 2,50 ⋅ 1016
c) 5,00 ⋅ 1014
d) 2,50 ⋅ 1013
e) 1,23 ⋅ 1013
(Fatec-SP) Considere três esferas metálicas, X, Y e Z, de
diâmetros iguais. Y e Z estão fixas e distantes uma da
outra o suficiente para que os efeitos da indução
eletrostática possam ser desprezados. A situação inicial
das esferas é a seguinte: X neutra Y carregada com carga
+Q e Z carregada com carga –Q. As esferas não trocam
cargas elétricas com o ambiente.
Fazendo-se a esfera X tocar primeiro na esfera Y e depois
na esfera Z, a carga final de X será igual a:
a) zero
b) 2Q/3
c) –Q/2
d) Q/8
e) –Q/4
Uma esfera condutora de raio RA = 3 m está eletrizada
com carga QA = 6,0 nC e é colocada em contato com uma
outra esfera condutora de raio RB = 9 m eletrizada com
carga QB = –20,0 nC. Admitindo-se que haja troca de
cargas apenas entre essas duas esferas, qual a carga
final de cada esfera ao atingir o equilíbrio eletrostático?
(FUVEST) Quando se aproxima
um bastão B, eletrizado
positivamente, de uma esfera
metálica, isolada e inicialmente
descarregada, observa-se a
distribuição de cargas
representada na figura abaixo.
Mantendo o bastão na mesma
posição, a esfera é conectada à
Terra por um f o condutor que
pode ser ligado a um dos pontos
P, R ou S da superfície da esfera.
Indicando por (→) o sentido do
fluxo transitório (f) de elétrons (se
houver) e por (+), (–) ou (0) o sinal
da carga final (Q) da esfera, o
esquema que representa f e Q é:
Em uma esfera metálica oca, carregada positivamente, são encostadas esferas metálicas menores, presas a cabos isolantes e inicialmente descarregadas.
As cargas que passam para as esferas menores, I e II, são, respectivamente: A) zero e negativa. B) zero e positiva. C) positiva e negativa. D) positiva e zero. E) negativa e positiva.
(Uftm) A indução eletrostática consiste no fenômeno da separação de
cargas em um corpo condutor (induzido), devido à proximidade de outro
corpo eletrizado (indutor).
Preparando-se para uma prova de física, um estudante anota em seu
resumo os passos a serem seguidos para eletrizar um corpo neutro por
indução, e a conclusão a respeito da carga adquirida por ele.
Passos a serem seguidos:
I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo.
II. Conectar o induzido à Terra.
III. Afastar o indutor.
IV. Desconectar o induzido da Terra.
Conclusão: No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de
sinais iguais às do indutor.
Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que, para ficar
correto, ele deverá
a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está correta.
b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está errada.
c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada.
d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está correta.
e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada.
(UECE – Mod.) A série triboelétrica a seguir é uma lista de
substâncias, de modo que cada uma se eletriza com carga positiva
quando atritada com qualquer outra substância que a segue na lista:
Um gato escorrega para baixo em uma vara de plástico e cai dentro
de uma cuba metálica, x, que repousa sobre uma placa isolante. Duas
outras cubas idênticas, y e z, apoiadas na placa, estão em contato
com entre si, mas nenhuma faz contato com x. Quando o gato cai em
x, a placa se quebra e todas as cubas caem, separadas, sobre o
soalho isolado. O gato abandona a cuba x e foge.
Ao final deste processo:
a) x adquire carga positiva, y negativa e z positiva.
b) x adquire carga negativa, y positiva e z negativa.
c) somente x adquire carga positiva.
d) x, y e z têm cargas positivas.
e) x, y e z têm cargas negativas.