PRINCIPIO DA ELETROSTATICA
- Eletrização de um condutor por indução
Átomos que possuem um número igual de elétrons e prótons são considerados eletricamente neutros. Quando um átomo perde elétrons, torna-se um íon positivo ( cátion), quando recebe elétrons torna-se um íon negativo ( ânion). A carga elétrica quantizada tem como a menor carga a de um elétron ou de um próton. A unidade de carga no Sistema Internacional é o coulomb (C) e equivale a aproximadamente
vezes a carga elementar. Materiais condutores, como os metais, em função dos elétrons livres de sua última camada eletrônica são capazes de interagir eletricamente e possuem tendência ao equilíbrio eletrostático. A transferência de carga por indução é facilitada em condutores. Os isolantes possuem forte energia de ligação com seus elétrons, o que dificulta a transferência. A forma mais eficiente de eletrizar um isolante é através do atrito.
Segundo o princípio da conservação da carga elétrica, num sistema eletricamente isolado é constante a soma algébrica das cargas elétricas.
No estudo da eletrostática, a superposição é um fato experimental e podemos dizer que o
princípio da superposição mostra que a interação entre duas cargas Q e q ou cargas quaisquer não é modificada pela presença de outras. Uma carga elétrica q , onde sua posição é dada em função do tempo exerce uma força F em outra carga Q de trajetória a ser calculada, em geral as cargas q e Q estão em movimento. Se considerarmos um caso especial da eletrostática no qual as cargas Q são estacionárias e as cargas q possam estar em movimento, então podemos calcular a força F entre duas partículas isoladamente e no caso de varias partículas faremos a soma vetorial de todas essas forças individuais:
A princípio a força em Q depende da distância entre q, da velocidade e da aceleração dessa partícula em algum instante de tempo. A Lei de Coulomb e o
Princípio da superposição são fundamentos físicos da eletrostática. [1]
Ferramentas
: quantidade de cargas (C)
: prótons em excesso
: elétrons em excesso
: carga elementar
: tempo (s)
: intensidade da corrente elétrica (A)
Carga elétrica elementar (e):
Próton:
Elétron:
Fórmulas
Para se medir a quantidade de carga de um corpo, usa-se:
Para calcular a intensidade da corrente elétrica, utiliza: ou
Energia
Ver artigo principal: Energia eletrostática
A energia eletrostática é a energia fornecida por uma distribuição de cargas elétricas estáticas. Nessa distribuição, o trabalho necessário para mover uma determinada carga de lugar ou adicionar outra é devido à energia eletrostática armazenada à configuração.
A energia eletrostática também é conhecida como a energia potencial de um sistema, e não deve ser confundida com o potencial elétrico associado à distribuição de carga. Para evitar confusão, o nome energia potencial deve ser cuidadosamente empregado em eletrostática.
Cálculo
Para duas cargas:
,
onde é a constante de permissividade elétrica do vácuo , e é a distância entre as cargas.
A energia total de uma configuração de cargas, pelo princípio da superposição, é a soma das interações mútuas de cada par de cargas elétricas:
.
O potencial elétrico é definido como a
energia potencial por unidade de carga:
.
Para uma distribuição contínua de cargas, como numa densidade volumétrica de carga
, podemos definir a energia em função do
potencial elétrico :
- .
TRABALHO E ENERGIA
O teorema do trabalho-energia é um teorema da mecânica clássica, segundo o qual, o trabalho mecânico, , realizado sobre um corpo de massa , , por uma
força é igual a variação da energia cinética do corpo:
onde, é a diferença entre a energia cinética final, , e a energia cinética inicial,
, do corpo, .
Este teorema também é chamado de Teorema da Energia Cinética (TEC).
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