A Eletrostática é uma área na Física que inclui o estudo das cargas elétricas em repouso. Esse é um conteúdo que costuma aparecer nas provas de Física do Enem e vestibulares. No artigo a seguir iremos apresentar o conceito e tudo o que você precisa saber para ter um bom desempenho na prova.
O que é Eletrostática?
A Eletrostática é uma área da Física que abrange o estudo das cargas elétricas em repouso. Essa área estuda fenômenos eletrostáticos decorrentes da força de atração e repulsão que as cargas elétricas exercem umas sobre as outras.
O que é carga elétrica?
A carga elétrica se caracteriza por ser uma propriedade intrínseca das partículas fundamentais da matéria como elétrons e prótons bem como a massa. Os corpos eletricamente neutros possuem a mesma quantidade de cargas elétricas positivas e negativas.
Segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de carga é o Coulomb (C). A carga elétrica é uma grandeza física quantizada, ou seja, ela possui um valor mínimo. Em outras palavras, não podemos encontrar corpos eletrizados com um módulo de carga elétrica menor do que o valor da chamada carga fundamental (e).
Carga elétrica fundamental
Prótons e elétrons possuem exatamente o valor da carga fundamental, em torno de 1,6 . 10-19C. Sendo assim, quando um corpo está eletricamente carregado possui carga múltipla da carga fundamental.
A eletrização acontece a partir da adição ou da remoção de elétrons, uma vez que os prótons estão ligados ao interior dos núcleos atômicos.
Q = n ⋅ e
Sendo:
- Q – Módulo da carga elétrica (C – Coulombs).
- n – Número de elétrons em falta ou em excesso.
- e – Carga fundamental (1,6.10-19 C).
O que é eletrização?
Recebe o nome de eletrização todo processo que é capaz de gerar uma diferença entre o número de cargas positivas e negativas de um corpo. Se um corpo possui o mesmo número de cargas positivas e negativas então ele é neutro. Quando esses números são distintos dizemos então que está eletrizado.
Confira os três processos de eletrização que existem:
- Eletrização por contato;
- Eletrização por atrito;
- Eletrização por indução.
Eletrização por contato
Na eletrização por contato há dois corpos condutores e ao menos um deles precisa estar eletricamente carregado. Se ambos os corpos entrarem em contato então as suas cargas elétricas se dividirão até que os corpos fiquem com o mesmo potencial elétrico. No final desse processo, os corpos estarão com o mesmo sinal de cargas.
Eletrização por atrito
Nesse tipo de eletrização há o fornecimento de energia para dois corpos através da fricção entre eles. Na fricção (atrito) alguns elétrons são arrancados de um dos corpos e então são capturados em seguida pelo outro corpo.
Para isso, é preciso verificar a afinidade desses dois corpos nesse tipo de eletrização consultando a série triboelétrica.
Eletrização por indução
Esse tipo de eletrização acontece pela aproximação relativa entre um corpo eletricamente carregado (indutor) e um corpo condutor (induzido). Ocorre uma separação de cargas no corpo induzido pela presença do indutor, esse processo chama-se polarização.
Partindo dessa separação, o induzido é aterrado no chão de maneira que as suas cargas fluam por meio de um fio terra.
Importante:
Todos os processos de eletrização acontecem conforme os princípios de conservação da carga elétrica e da energia. Dessa forma, o número de cargas e a quantidade de energia entre as cargas – antes e depois da eletrização – devem ser iguais.
O que é força elétrica?
Pode haver atração ou repulsão entre dois corpos eletricamente carregados, conforme o sinal da sua carga. Os corpos com cargas elétricas de sinais iguais se repelem enquanto os corpos de sinais contrários se atraem. A partir da Lei de Coulomb podemos calcular o módulo da força elétrica exercida entre duas cargas.
F⃗ = k0 q1 . q2d2
Sendo:
- F – Força elétrica (N – Newtons).
- k0 – Constante eletrostática do vácuo (k0 = 9,0.109 N.m²/C²).
- q1, q2 – Cargas elétricas 1 e 2 (C – Coulombs).
- d – Distância entre as cargas 1 e 2 (m).
Campo elétrico
O campo elétrico é uma grandeza física vetorial que é atribuída a cargas elétricas. O espaço ao redor de toda carga elétrica é influenciado por toda carga. O campo elétrico pode ser entendido como a influência que as cargas elétricas realizam em seus arredores.
De acordo com o Sistema Internacional de Unidades, a unidade do campo elétrico é o Newton por Coulomb (N/C) ou o Volt por metro (V/m).
Potencial elétrico
O potencial elétrico é uma grandeza física escalar representada por seu módulo e cuja medida é feita em Volts (V), segundo Sistema Internacional de Unidades. Trata-se da grandeza que mede a quantidade de energia fornecida por um campo elétrico para cada Coulomb de carga.
O potencial elétrico pode ser calculado através da fórmula abaixo:
U = k0 q1d
Energia potencial elétrica
A energia potencial elétrica é a energia armazenada por duas ou mais cargas elétricas fixadas a uma distância d entre si. No caso de uma dessas cargas ser solta, a energia se converte em energia cinética, por exemplo. A medida é feita em Joules, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades.
O cálculo da energia potencial elétrica pode ser feita através da fórmula:
EP = k0 q1 . q2d
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