Análise das cargas elétricas e suas interações
A eletrostática é parte da física que estuda os diversos comportamentos das cargas elétricas e seus fenômenos, além das interações atrativas e repulsivas entre essas cargas.
Para entender a eletrostática é necessário saber das suas propriedades, que são a carga elétrica, a eletrização, a força elétrica, o potencial elétrico, o campo elétrico e a energia potencial elétrica.
O filósofo e matemático Tales de Mileto foi um dos pioneiros no estudo da eletrostática. Ele percebeu que o atrito provindo de um fóssil, mais precisamente um âmbar, atraia alguns objetos leves.
Willian Gilbert foi o físico e médico pesquisador da eletricidade e do magnetismo no século XVII. Gilbert foi o criador do pêndulo elétrico, objeto muito importante para os estudos da eletrostática. Já Charles Duffay, Otto Von Guericke e Benjamin Franklin foram outros importantes colaboradores dessa área.
O estudo da eletrostática revela a interação existente entre a eletricidade e o magnetismo.
O pêndulo elétrico foi criado por Willian Gilbert nos primeiros estudos da eletrostática. (Foto: Educa Mais Brasil)
Carga Elétrica
As cargas elétricas definem as conexões eletromagnéticas dos corpos elétricos. Essas cargas são propriedades dos elétrons, dos prótons, das massas, entre outras matérias. A unidade que a representa no Sistema Internacional de Unidades é a (C) – Coulomb.
As cargas elétricas diferentes se atraem e as idênticas se repulsam. Quando existem em um corpo cargas elétricas positivas e negativas, ele é considerado eletricamente neutro.
A carga elétrica é dada pela fórmula Q= n.e, sendo a letra “Q” o valor da carga elétrica e a letra “n” a quantidade de elétrons encontrado em um corpo.
A fórmula U=Va-Vb é a fórmula usada para calcular a diferença de potencial da carga elétrica. Na expressão, a letra “U” representa a diferença de potencial, o “Va” significa o potencial elétrico no a e o “Vb” o potencial elétrico no b.
Representado pela letra “e”, a carga elementar é a menor que existe na natureza.
A Eletrização
O processo de eletrização acontece quando um corpo considerado neutro (que tem o mesmo número de cargas positivas e negativas) sofre uma alteração e os números semelhantes de cargas passam a ser diferentes.
A eletrização pode acontecer de três formas distintas: a eletrização por contato, a eletrização por indução e a eletrização por atrito. Confira abaixo a explicação dessas formas:
A eletrização por contato
A eletrização por contato ocorre quando dois corpos condutores entram em contato e como resultado os dois corpos ficam com o mesmo sinal de cargas. Essa eletrização acontece porque no contato entre dois corpos condutores as cargas elétricas presentes neles passam a se dividir para que o potencial elétrico entre eles se igualem.
Para que esse processo ocorra é preciso que pelo o menos um dos corpos condutores esteja eletricamente carregado.
A eletrização por indução
A eletrização por indução ocorre quando um corpo carregado eletricamente se aproxima de um corpo condutor.
Nesse tipo de eletrização, o corpo que carregado eletricamente é chamado de “indutor” e o corpo condutor é chamado de corpo induzido. Já a aproximação entre corpos ocorre a “polarização”, que acontece no momento de separação das cargas do corpo induzido em razão da presença do corpo indutor no processo.
A eletrização por atrito
A eletrização por atrito é dado pela geração de energia manifestada no atrito entre dois corpos. Nessa geração de energia os elétrons saem de um corpo e são retidos pelo outro corpo.
A Força Elétrica
A força elétrica é calculada através da fórmula:
Fórmula da força elétrica.
A letra “F” corresponde a força elétrica, o “K0” corresponde a constante eletrostática do vácuo (k0 = 9,0.109 N.m²/C²), o “q1” e o “q2” as cargas elétricas 1 e 2, e o “d” a distância entre as cargas elétricas 1 e 2.
O Campo Elétrico
A influência que as cargas elétricas executam nos seus arredores é chamada de campo elétrico. O processo do campo elétrico está ligado a atividade das cargas elétricas.
Esse processo é medido através da seguinte fórmula:
Fórmula do campo elétrico.
O elemento “E” corresponde ao campo elétrico, o “F” a força elétrica e o“q” corresponde a carga elétrica da equação.
O Potencial Elétrico
A quantidade de energia que é gerada através de um campo elétrico é medida a partir do cálculo do potencial elétrico.
A fórmula para esse cálculo é a seguinte:
Fórmula do potencial elétrico.
Nesta situação, o elemento “V” corresponde ao potencial elétrico, o “EP” a energia potencial e “Q” a carga elétrica.
A Energia Potencial Elétrica
A energia potencial elétrica ocorre a partir da energia que é gerada da fixação a uma distância entre duas ou mais cargas.
Para calcular a energia potencial elétrica usa-se:
Fórmula da energia potencial elétrica.