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ELECTROSTÁCTICA Objectivo é o estudo do comportamento de cargas eléctricas em repouso.
Estrutura da Matéria
Átomo – físico inglês Rutetherford (1871-1937) – núcleo atómico: protons (carga positiva)
neutrons (carga neutra) – plasma : electrons (carga positiva)
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Carga fundamental qe =1,609.10-19 (C)
Num átomo a carga de um electrão é -qe e do protão -qe. Qualquer carga Q pode ser expressa em termos da carga fundamental.
Q=nqe
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Condutor Electrizado versus neutro
– nº eletrões > nº protões = carregado negativamente
– nº eletrões < nº protões = carregado positivamente
– nº eletrões = nº protões = electricamente neutro
qe =1,609.10-19 (C) ; Q=nqe QA=-1,0.106x1,609.10-19=-1,609.10-13 (C) QB=1,0.106x1,609.10-19=1,609.10-13 (C) QD=3,5.108x1,609.10-19=+5,6.10-11 (C)
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Tipos de Electrização Atrito
– Os corpos electrizam-se sempre com cargas
eléctricas de sinais contrários – Um corpo fica carregado positivamente e o
outro negativamente com quantidade igual ao outro corpo – Princípio de conservação das cargas eléctricas
Materiais com tendência para receber electrões e outros para ceder electrões. Série triboeléctrica
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Indução – Não há contacto entre o inductor e o induzido – O induzido deve ser um corpo conductor
SEQUÊNCIA: 1. aproxima-se o inductor 2. liga-se à terra o induzido 3. corta-se a ligação do induzido com a terra 4. afasta-se o inductor
o
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Contacto
Remover a Carga
Situação final: • Condutores
electrizados com cargas eléctricas do mesmo sinal (não necessariamente igual)
• Soma das cargas eléctricas antes = soma das cargas eléctricas depois
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Força Electrostática
21d
F ∝ Força entre duas cargas eléctricas é inversamente proporcional ao quadrado da distância
21QQF ∝
Força entre duas cargas eléctricas é directamente proporcional ao produto das suas quantidades Lei de Coulomb
=
Π
Π=
2
29
221
12
.10.94
14
1
CmN
dQQF
ε
ε
8
9
Semelhança entre Lei Coulomb e Lei da Gravidade
=
==
==
−2
211
2
29
221
2
2112
.10.67,6;.10.94
1
;
KgmNG
CmNK
dmmGF
dQQKF G
πε
– As interacções eléctricas podem ser de
repulsão ou atracção – As interacções gravitacionais são apenas de
atracção – K depende do meio enquanto G não
depende – Interacções eléctricas são facilmente
perceptíveis enquanto as gravitacionais só para diferenças entre grandes massas
G >>>>>K