Obra: Eletromagnetismo/Cargas elétricas
Matéria: Física
cargas elétricas lei de coulomb cargas elétricas provavelmente você já fez experiência de atritar um pente de plástico penteando se ou simplesmente friccionado no cabelo aproximá lo de pequenos pedaços de papel ou já teve desagradável experiência de levar um choque ao fechar porta de seu carro ou ao aproximar mão de um portão de ferro em dias secos ambos os efeitos descritos acima estão ligados ao que chamamos de cargas elétricas este fenômeno já havia sido reportado por thales de milleto por volta de ao se friccionar uma pele de animal em âmbar este adquiria capacidade de atrair pequenos pedaços de palha ou fios de cabelo ao se atritar por um tempo prolongado era possível verificar faíscas ao aproximar âmbar de outros objetos este fenômeno os gregos deram nome de eletricidade que deriva da palavra grega elektron ηλεκτρον que significa âmbar em william gilbert médico da corte na inglaterra menciona em seu tratado de magnete que outros corpos também podem ser eletrizados pelo atrito como vidro enxofre lacre em charles françois du fay mostrou que pedaços de um mesmo material por exemplo vidro quando atritados com tecido repeliam se ao serem aproximados mas quando vidro âmbar por exemplo eram aproximados após serem atritados atraiam se donde concluiu que existiam dois tipos de carga às quais deu nome de vítrea para as que formam se no vidro de resinosa para as do âmbar que cargas de mesmo tipo repelem se cargas de tipos diferentes atraem se coube benjamin franklin denominação atual destas cargas de vítrea para positiva de resinosa para negativa mas como formam se estas cargas os corpos na natureza tem quantidades iguais de cargas positivas prótons negativas elétrons por isto são neutros não apresentam as propriedades de atração repulsão elétricas porém contato entre determinados materiais faz com que cargas de um tipo sejam transferidas de um material para outro resultando num desequilíbrio elétrico em ambos os corpos objetivo de atritar um material no outro meramente aumentar contato franklin concluiu por experiências que nesta transferência de cargas entre os dois corpos quantidade de cargas de um tipo transferidas um corpo igual quantidade de cargas do tipo contrário verificadas no primeiro constituindo assim um dos princípios fundamentais da física conservação da carga total franklin acreditava que eram as cargas positivas que fluíam de um material para outro hoje porém sabemos que são as cargas negativas elétrons que deslocam se também tipo de carga adquirida por um corpo depende do material ao qual ele atritado por exemplo âmbar atritado com lã adquire cargas negativas porém ao ser atritado com enxofre fica carregado positivamente um janota inglês robert symmer em comentou que usava pares de meias uma de lã para proteger se do frio outra de seda pela aparência porém quando as removia tirando uma de dentro da outra elas se inflavam assumindo forma dos pés se atraíam lã com seda ou se repeliam lã com lã mesmo estando uma boa distância uma da out
a dos pés se atraíam lã com seda ou se repeliam lã com lã mesmo estando uma boa distância uma da outra condutores isolantes existem basicamente dois tipos de materiais conforme descoberto em pelo químico britânico stephen gray as cargas elétricas podiam ser transmitidas através de determinados materiais mas permaneciam retidas em outros aqueles materiais nos quais as cargas fluíam foram chamados de condutores aqueles nos quais ficavam retidas de isolantes materiais como vidro borracha maioria dos plásticos são bons isolantes já os metais água contendo sais ácidos ou bases corpo humano terra são bons condutores entretanto deve se ressaltar que isso válido sob algumas condições por exemplo ar isolante uma vez que você não leva uma choque na sua tomada sem encostar nela mas pode ser condutor como acontece com um relâmpago uma grande diferença de potencial que acontece no caso do relâmpago pode causar transformação de um bom isolante em condutor portanto um material condutor as vezes isolante mas em condições normais podemos usar referência acima existe ainda um terceiro tipo de material chamado de semi condutor são materiais que sob determinadas circunstâncias comportam se como isolantes em outras como condutores entendimento deste tipo de material depende do conhecimento de física quântica lei de coulomb em charles augustin coulomb utilizando uma balança de torção inventada por ele por john mitchell determinou empiricamente os valores de atração repulsão elétricas balança de torção consiste em uma haste isolante com duas esferas metálicas nas pontas sendo uma delas de contrapeso suspensa por uma fibra fina ligada um ponteiro com uma escala graduada vide figura abaixo center para experiência coulomb aproximou uma terceira esfera metálica carregada eletricamente de uma das esferas presas haste também carregada repelindo fazendo com que fibra rotacionasse de um certo ângulo girando ponteiro coulomb compensava esta rotação lia na escala graduada valor deste ângulo este valor passou ser uma medida relativa da força de atração repetindo estas experiências colocando carga eletrizada várias distâncias coulomb percebeu que força elétrica era inversamente proporcional ao quadrado da distância força entre as esferas diretamente proporcional as suas cargas elétricas portanto temos que para transformarmos em igualdade necessário que tenhamos uma constante de esta constante de no sistema cgs no sistema si mais utilizado definido como onde velocidade da luz no vácuo vale permissividade do espaço livre força elétrica resultado desta interação entre as esferas um vetor por isto necessário explicitar direção desta força que força sentida por devido carga será representada por força sentida por devido carga por desta forma equação que representa força elétrica na esfera dada como onde vetor unitário da direção de para partir deste ponto interessante que leitor de uma revisada ou tome conhecimento do cálculo vetorial iremos utilizá lo bastante um bom começo pode ser e
evisada ou tome conhecimento do cálculo vetorial iremos utilizá lo bastante um bom começo pode ser encontrado em wikibooks vectors convém lembrar que para que lei de coulomb funcione as cargas devem estar em repouso vimos que quando cargas são colocadas próximas uma da outra uma força de atração polaridades opostas ou de repulsão mesma polaridade entre elas aparece na carga na carga estas forças tem mesmo módulo direção porém sentidos opostos px px para cálculo desta força por exemplo na carga utilizamos equação neste caso teremos vamos analisar agora quando temos mais de duas cargas força resultante numa determinada carga será soma das forças individuais de cada carga agindo sobre ela porém como se trata de um vetor teremos uma soma vetorial de forças vide figura abaixo px pela figura acima temos que força elétrica sobre carga será somatório das forças devido cada uma das cargas então genericamente teremos este princípio damos nome de princípio de superposição