Introdução
Dois objetos se atraem quando possuem cargas diferentes (um negativo e outro positivo ou vice versa) e se repelem quando possuem cargas iguais (positiva e positiva ou negativa e negativa):
figura 1
Um corpo é negativo porque ganha elétron e não porque perdem prótons, um corpo é positivo porque perde elétron e não porque ganha prótons e um corpo é neutro porque tem o mesmo número de prótons e elétrons e não porque não tem nenhum dos dois.
Um corpo negativo ou positivo quando ligado à terra sempre fica neutro. Veja a explicação na postagem do gerador de Van de Graaff.
Qualquer corpo pode ter uma carga (Q), que é calculada através da fórmula:
Q= + ou - n.e
onde:
- n (pode ser positiva quando o corpo em questão é positivo ou pode ser negativo quando o corpo em questão for negativo) é o nº de elétrons que um objeto tem em excesso (objeto com carga negativa) ou em falta (objeto com carga positiva);
- e é uma constante chamada de carga elementar que vale 1,6.10^-19 C (o ^ quer dizer que o 10 está elevado a -19 e o C da carga elementar é a medida: Coulomb);
- Q é a carga do objeto que também é medida em Coulomb (C).
Porém só objetos condutores podem transportar elétrons de uma coisa para outra.
Bom, para treinar vou colocar uma questão resolvida e algumas questões para você entender como se usa esta fórmula:
- Determine o número de elétrons que deverá fornecer a um condutor metálico inicialmente neutro, para que fique eletrizado com carga elétrica igual a -10 C.
Resolução:
A carga elétrica de qualquer corpo pode ser expressa sempre da seguinte forma:
Q = + ou - n.e
em que :n = 1, 2, 3,... e e é a carga elementar.
Assim:
-1,0 = -n.1,6.10^-19
n = 1,0/1,6.10^-19 = 0,625.10^19
n = 6,25.10^18 elétrons
2. Um condutor estando inicialmente neutro, perdeu 5,0.10^13 elétrons.
Dado: e = 1,6.10^-19.
a) a carga deste corpo ficou positiva ou negativa?
b) qual é o valor da carga elétrica deste corpo?
3. (Unicamp - SP) Duas cargas elétricas Q e q atraem-se quando colocadas
próximas uma da outra.
a) o que se pode afirmar sobre os sinais de Q e de q?
b) a carga Q é repelida por uma terceira carga, Q', positiva. Qual é o sinal de q?
4. (UFSM - RS) Considere as seguintes afirmativas:
I - Um corpo não-eletrizado possui um número de prótons igual ao número de
elétrons.
II - Se um corpo não-eletrizado perde elétrons, passa a estar positivamente
eletrizado e, se ganha elétrons, negativamente eletrizado.
III - Isolantes ou dielétricos são substâncias que não podem ser eletrizadas.
Está(ão) correta(s):
a) apenas I e II.
b) apenas II.
c) apenas III.
d) apenas I e III.
e) I, II, III.
5. (Puccamp -SP) Duas pequenas esferas suspensas por fios isolantes estão
eletrizadas negativamente e repelem-se mutuamente. Observa-se que, com o
tempo, a distância entre elas diminuem gradativamente. Pode-se afirmar que isso
ocorre porque as esferas, através do ar:
a) recebem prótons.
b) perdem prótons.
c) recebem elétrons.
d) trocam prótons e elétrons.
e) perdem elétrons.
Aí vai o gabarito destas questões:
Gabarito:
1) Resolvida.
2) a) positiva.
b) +8.10^-6 C.
3) a) Têm sinais opostos.
b) Negativa.
4) a).
5) e).
Força de atração entre duas partículas
Para entender como funciona e como poder aplicar em questões você precisa conhecer a teoria a seguir:
Existe dois tipos de atração por cargas elétricas: a atração por indução e a de cargas opostas que nós vimos na introdução.
Mas e atração de indução como é que ela acontece?
Bom, ela acontece quando temos um corpo neutro e um eletrizado se atraem.
Mas porque eles se atraem, se eles só se atraem se tiverem cargas opostas?
Não é bem assim. Quando disserem que um corpo é neutro, não é porque ele tem nenhum elétron (-) e nenhum próton (+) ou porque só tem neutron (0), é porque ela tem o mesmo número de elétrons e de prótons. possuindo assim uma carga 0.
Voltando ao assunto, esse tipo de atração ocorre quando um corpo eletrizado puxa as cargas opostas para a superfície, do corpo neutro, mais próxima desse eletrizado:
figura2
figura3
Quando temos um corpo eletrizado e um neutro em contato as cargas do eletrizado se dividem igualmente entre os corpos. Por exemplo, se temos um corpo com uma carga -6 C e um neutro (0 C) e os colocamos em contato os dois terão uma carga de -3 C.
Logo, se temos um corpo com uma carga Q e um neutro e os colocamos em contato os dois terão uma carga de Q / 2.
Mas se temos dois corpos em contato as cargas finais de cada um será a média aritimética dos dois corpos.
Q' = (Q + q) / 2
Então, se tivermos um corpo com carga de -5 C e outro com carga de +7 C e pormos as duas em contato, a carga de cada uma será +2 C.
A força de atração entre duas partículas é um vetor, isto é, quando em direções contrárias, são diminuídas, quando na mesma direção, são somadas:
Neste caso, a força resultante seria de 2 C com a seta para cima:
4 C + 5 C = 9 C
9 C - 7 C = 2C
Mas se ao invés de 7 C, fosse 9 C, a força resultante seria de 0 C. Então ela ficaria parada:
9 C - 9 C = 0C
A força, em Newton, é calculada pela seguinte fórmula:
F = k.\Q\.\q\ / K.d²
Onde:
- k = Constante eletrostática que vale 9.10^9 N.m²/C²;
- K = Constante dielétrica que possui um certo valor, dependendo de onde o experimento está sendo feito;
- Q = Carga de uma das partículas;
- q = Carga da outra partícula;
- d = Distância em metros de uma partícula a outra;
Eis a tabela de alguns dos valores que K pode assumir:
| Material |
εr |
| vácuo |
1 |
| ar |
1,00059 |
| alumínio |
8,1 - 9,5 |
| esteatita (MgO-SiO2) |
5,5 - 7,2 |
| mica |
5,4 - 8,7 |
| óleo |
4,6 |
| papel |
4 - 6 |
| papel parafinado |
2,5 |
| plástico |
3 |
| polistireno |
2,5 - 2,6 |
| porcelana |
6,0 |
| pyrex |
5,1 |
| sílica fundida |
3,8 |
| Titanatos |
50 - 10000 |
| vidro de cal de soda |
6,9 |
Eis a tabela de alguns dos valores que k pode assumir:
Alguma dúvida? É só comentar e perguntar que eu responderei.
Depois postarei mais coisas. Não deixem de olhar todas as postagens, pois quando eu chegar em resistores, geradores e receptores, quem gosta de mexer com eletricidade, mecânica e tudo mais, vão querer ver os projetos que eu vi por aí, que ensinarei a montá-los passo por passo. E toda vez que eu fizer alguns desses projetos como o Gerador de Van de Graaff, vou colocar meus vídeos explicando como montar passo a passo cada projeto.
Thau pessoal, e muito obrigado por verem meu blogger.
figura8---ANTES 
