Carga elétrica. Carga elétrica é a propriedade física dos corpos caracterizada pelas atrações e repulsões.

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1 Sumário Unidade II Eletricidade e Magnetismo 1- - Carga elétrica e sua conservação. - Condutores e isoladores. - Processos de eletrização. - Polarização de um isolador. APSA 19 Processos de eletrização Carga elétrica Carga elétrica é a propriedade física dos corpos caracterizada pelas atrações e repulsões. É uma grandeza quantificada isto é: - Se varia por múltiplos da carga do eletrão, diz-se carga negativa. - Se varia por múltiplos da carga do protão, diz-se carga positiva. A carga do protão é igual em módulo à carga do eletrão: q p = + 1,602 x C q e- = - 1,602 x C q n = 0 C 1

2 Carga elétrica O eletrão designa-se de partícula elementar e a sua carga foi determinada por Millikan em 1909, com uma experiência que ficou famosa que iremos falar mais adiante. A carga do protão é simétrica da carga do eletrão, mas o protão não é uma partícula elementar é constituído por três outras partículas mais pequenas chamadas de quarks. O neutrão, é uma partícula também constituída por três quarks, mas é uma partícula desprovida de carga. Carga elétrica Propriedades da grandeza carga elétrica: A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria e está presente em qualquer parte desta. É responsável pelos fenómenos elétricos. A matéria contém, geralmente, o mesmo número de cargas elétricas positivas e negativas. 2

3 Lei qualitativa das ações elétricas Lei qualitativa das ações elétricas Corpos eletrizados com carga do mesmo sinal repelem-se e eletrizados com carga de sinais contrários atraem-se. Princípio da conservação da carga elétrica Princípio da conservação da carga elétrica. Num sistema isolado a quantidade total de carga permanece constante. Este princípio não proíbe a criação de cargas elétricas num sistema isolado, mas, se for criada uma carga positiva, deverá aparecer algures no sistema uma carga negativa, simétrica da primeira. Nunca se comprovou a violação deste princípio, pelo que é tão importante como os Princípios da Conservação da energia e do momento linear. 3

4 Bons condutores e maus condutores Bons condutores (sólidos) são todos os corpos capazes de conduzir a corrente elétrica ou permitem a livre distribuição das cargas recebidas por qualquer processo de eletrização em toda a sua superfície. Tem eletrões livres ou de condução. Ex: prata, cobre,... Bons condutores (líquidos) Soluções com iões. Ex: eletrólitos,... Maus condutores são corpos em que os portadores de carga não estão disponíveis para se moverem, encontram-se fortemente ligados aos núcleos. Ex: madeira, vidro, borracha,... Eletrização por fricção A eletrização por fricção é um processo em que se eletrizam sempre, simultaneamente dois corpos: - O friccionado e o friccionante. Neste processo, um corpo eletriza-se com carga de sinal contrário ao do outro que o friccionou. Todos os corpos que, depois de eletrizados se comportam como o vidro friccionado com lã ficam carregados positivamente. 4

5 Eletrização por fricção Todos os corpos que, depois de eletrizados se comportam como o plástico ou ebonite friccionado com lã ficam carregados negativamente. Eletrização por contacto Na eletrização por contacto inicialmente temos dois corpos: - Um neutro e outro eletrizado. No final do processo, ficam os dois com carga do mesmo sinal. 5

6 Eletrização por contacto Exemplo de como se faz a eletrização de um eletroscópio por contacto. Principais componentes dum eletroscópio Eletroscópio com outro formato Eletrização por influência Na eletrização por influência inicialmente temos dois corpos, um neutro e outro eletrizado. Corpo neutro Induzido ou influenciado. Corpo eletrizado Indutor ou influenciador. No final do processo, ficam os dois com carga de sinal contrário. 6

7 Eletrização por influência Exemplo de como se faz a eletrização de um eletroscópio por influência. Utilização do eletroscópio para identificar o sinal da carga de um corpo Como se poderá identificar a carga de um corpo carregado? 7

8 Utilização do eletroscópio para identificar o sinal da carga de um corpo Como se poderá identificar a carga de um corpo carregado? Polarização de um isolador Num isolador os eletrões não se movem livremente, logo não há eletrização por influência. Contudo, pode haver polarização dos átomos ou das moléculas ou seja, um pequeno deslocamento do centro da nuvem eletrónica com uma determinada orientação por efeito de um corpo carregado. 8

9 Polarização de um isolador A polarização explica a atração de corpos neutros, como pequenos pedaços de papel, por um corpo eletrizado. Por exemplo um pente eletrizado atrai pedacinhos de papel. A polarização de um fio de água pode ser facilmente observada, friccionando um corpo de plástico numa camisola de lã e aproximando-o de um fio de água. Exercício 1 1- Aproximou-se a vareta V do corpo M, sem o tocar, e a esfera B do pêndulo elétrico foi atraída para a outra extremidade, E, do corpo Qual das seguintes afirmações é a correta? A) Os corpos M, V e B são, necessariamente, todos bons condutores. B) Os corpos M e V são, necessariamente, bons condutores. C) Os corpos M e B são, necessariamente, bons condutores. D) O corpo M é, necessariamente, bom condutor. E) Os três corpos podem ser maus condutores Ainda a respeito da experiência representada na figura: se a vareta V estiver eletrizada negativamente, a extremidade E' da barra M passa a ter um excesso de e a bola B, sendo condutora, fica eletrizada por. 9

10 Exercício 2 TPC Exercícios da APSA 19 que que ficarem por fazer. 10