Como estão distribuídos as cargas elétricas de mesmo sinal nos corpos eletrizados pontiagudos?

A eletricidade como ciência data de 600 a.C, quando os gregos observaram que uma pedra de âmbar, ao ser atritada com lã, adquiria a capacidade de atrair para si pequenos objetos.

Quando um bastão de vidro é atritado com seda, adquire essa capacidade graças à passagem de algo, de um corpo para outro. Esse algo, transferido durante a fricção dos corpos é chamado genericamente de cargas elétricas, e os corpos nesse estado se encontram carregados de eletricidade, isto é, se encontram eletrizados.

Diversas teorias foram propostas para justificar tais fenômenos elétricos. Atualmente, eles são explicados da seguinte maneira: Todos os corpos são formados de átomos, os quais são constituídos de partículas elementares, sendo as principais: elétrons, prótons e nêutrons. Os prótons e os nêutrons acham-se localizados na parte central do átomo chamado de núcleo. Ao redor do núcleo movem-se os elétrons.Os prótons em presença se repelem, o mesmo acontecendo com os elétrons. Entre um elétron e um próton há atração.Estes comportamentos são idênticos aos observados entre os bastões de vidro e os panos de lã.Para explica-los associa-se aos prótons e aos elétrons uma propriedade física denominada carga elétrica. Os prótons e os elétrons apresentam efeitos elétricos opostos. Por esse motivo, há duas espécie de cargas elétricas: positiva (carga elétrica do próton) e negativa ( carga elétrica do elétron) Os nêutrons não tem carga elétrica.

Num átomo, o numero de prótons é igual ao numero de elétrons, e o átomo, como um todo, é eletricamente neutro.

Ao atritarmos o bastão de vidro e o pano de lã, ocorreu uma troca de elétrons entre o bastão e o pano de lã, de modo que um ficou com falta de elétrons e o outro com excesso de elétrons.

Os corpos que apresentam excesso ou falta de elétrons são chamados de corpos eletrizados.

Principio da Eletrostática

A eletrostática é a parte da física que estuda as propriedades e a ação mútuas das cargas elétricas em repouso em relação a um sistema inercial de referência.

O principio da ação e repulsão diz que: cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem.

O principio da conservação das cargas elétricas diz: num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas é constante. Considere dois corpos A e B com cargas Q1 e Q2 respectivamente, admitamos que houve troca de cargas entre os corpos e os mesmos ficaram com cargas Q1� e Q2� respectivamente. Temos então pelo principio da conservação das cargas elétricas que: Q1 + Q2 = Q1� + Q2� = constante.

Condutores e isolantes

Segurando uma barra de vidro por uma das extremidades e atritando a outra com um pano de lã, somente a extremidade atritada se eletriza. Isto significa que as cargas elétricas em excesso localizam-se em determinada região e não se espalha.

Fazendo o mesmo com uma carga metálica , esta não se eletriza.

Repetindo o processo anterior, mas segurando a barra metálica por meio de um barbante, a barra metálica se eletriza e as cargas em excesso se espalham pela superfície.

Os materiais , como o vidro, que conservam as cargas nas regiões onde elas surgem são chamada de isolantes ou dielétricos. Os materiais, nos quais as cargas se espalham imediatamente , são chamados de condutores. È o caso dos metais, do corpo humano e do solo. Ao atritarmos a barra metálica, segurando-a diretamente com as mãos, as cargas elétricas em excesso espalham-se pelo metal, pelo corpo e pela terra que são condutores. Com isso, a barra metálica não se eletriza devido as suas dimensões serem reduzidas em relação as dimensões da terra. Deste fato, se ligarmos um condutor eletrizado à terra, este se descarrega.

Quando um condutor estiver eletrizado positivamente, elétrons sobem da terra para o condutor, neutralizando seu excesso de cargas positivas. Quando um condutor estiver eletrizado negativamente, seus elétrons em excesso escoam para a terra.

Eletrização por contato

Colocando-se em contato dois condutores, um eletrizado(A) e o outro neutro (B), este se eletriza com carga de mesmo sinal que A.

De fato, se A estiver eletrizado positivamente, ao entrar em contato com B, atrai parte dos elétrons livre deste. Assim, A continua eletrizado positivamente, mas com carga menor e B, que estava neutro, fica eletrizado positivamente.

Estando A eletrizado negativamente, seus elétrons em excesso estão distribuídos em sua superfície externa. Ao entrar em contato com B, esses elétrons em excesso espalham-se pela superfície externa do conjunto. Assim, A continua negativo, mas com um menor número de elétrons em excesso e B, que estava neutro, eletriza-se negativamente.

Eletrização por indução

Aproxime, sem toca, um corpo A, eletrizado positivamente, de um condutor B, neutro. Elétrons livre deste condutor são atraídos por A e se acumulam na região de B mais próxima de A. A região de B mais afastada fica com falta de elétrons e, portanto, excesso de cargas positiva. Este fenômeno é denominado indução eletrostática. O corpo eletrizado A é o indutor, e o condutor B, é o induzido.

Afastando-se o indutor, o induzido volta à situação inicial. Para que B fique eletrizado, deve-se, após aproximar A de B, realizar as seguintes operações:

Considerando o indutor negativo. Note que ao ser efetuada a ligação do induzido com a terra, os elétrons, que constituem as cargas do induzido de mesmo sinal que a carga do indutor, escoam para a terra. No final do processo, B encontra-se eletrizado positivamente.

• Condutor B, neutro e isolado.

• Ligando B a terra, elétrons de B escoam para a terra.

Dos casos aqui analisados, podemos concluir que na eletrização por indução, o induzido carrega-se com carga de sinal contrário à do indutor. A carga do indutor não se altera.

Poder das pontas

Sabe-se que num condutor carregado em equilíbrio, a carga elétrica se distribui apenas na superfície externa. Mas essa distribuição de carga só é influenciada no caso muito particular de um condutor esférico afastado da influência de outros condutores.

No caso mais geral, a distribuição das cargas elétricas é muito regular. Dai, ter-se definido uma nova grandeza , chamada densidade de carga supercial.

Verificou-se experimentalmente que, quato menor era o raio de curvatura de uma pequena região de um condutor carregado, maior era a densidade superfical de carga. Dai haver grande acumulo de cargas elétricas nas regiões pontiagudas.

Como estão distribuídas as cargas elétricas de mesmo sinal nos corpos elétricos pontiagudos?

Como estão distribuídas as cargas elétricas de mesmo sinal nos corpos eletrizados?

O que acontece a dois corpos eletrizados com cargas de mesmo sinal quando se aproximam e a dois corpos carregados com cargas de sinais contrários?

Qual a carga do condutor?