30/06/2016

Eletricidade


Carga elétrica e campo elétrico
Já em 600 a. C., Tales de Mileto observou que uma barra de âmbar esfregada num pano atraía corpos de pequena massa, e essa ação não podia considerar-se não podia considerar-se gravítica, porque o âmbar não friccionado não atraía perceptivelmente os corpos. Isto indica a presença de ações muito mais intensas do que as gravíticas. Como a palavra grega que significa âmbar é élektron, a estas novas forças deu-se o nome de forças elétricas. No entanto, os mesmos fenómenos ocorrem quando em vez de esfregar âmbar se esfrega vidro, lacre, ebonite, etc. Se suspendermos uma bolinha de sabugueiro num fio de seda, esse sistema recebe o nome de Pêndulo elétrico. Ao colocarmos dois destes pêndulos em presença e se tocarmos neles previamente com grandes varetas de vidro esfregadas, os dois pêndulos irão repelir-se violentamente. Em contrapartida, se uma das varetas fosse de lacre em vez de vidro, os vidros atrair-se-iam fortemente. Deixemos um deles tal como está e substitua-se o outro por um conjunto de pêndulos que tenham sido trocados por diversos materiais friccionados. Pode observar-se então que uns têm a mesma reação do vidro, e outros como o lacre. Isso indica a presença de dois tipos de eletricidade: a do vidro, ou positiva, e a do lacre, ou negativa. Os fenómenos anteriores podem resumir-se dizendo que as eletricidades de sinal igual se repelem e as de sinal contrário se atraem.

Carga elétrica
A propriedade física que origina a existência de forças elétricas recebe o nome de carga e os corpos que se atraem dizem-se estar carregados positiva e negativamente, consoante o tipo de eletricidade que possuem. Ao esfregar uma vara de vidro e aproximá-la de um pêndulo carregado positivamente, irá repeli-lo. Mas se aproximarmos do pêndulo o pano com que esfregámos o vidro, irá atraí-lo, o que indica que, ao friccionar o vidro, este ficou carregado positivamente, ao passo que o pano foi carregado negativamente. Isso constitui o primeiro indício de que existem cargas positivas e negativas na matéria, distribuídas de forma que os efeitos de umas compensem os das outras, e de que a ação da fricção não faz mais do que separará-las. Tem-se hoje a prova de que o pano retirou do vidro cargas negativas chamadas eletrões que, ao ficarem no pano, quebraram essa compensação de efeitos. Devido a isso, existe agora no pano um excesso de cargas negativas, enquanto no vidro ficou uma carência dessas cargas, pelo que a ação das positivas predomina; neste caso, diz-se que o vidro ficou carregado positivamente. Quando se esfrega uma barra de lacre, este apresenta uma estrutura particular: em vez de perder eletrões, adquire-os do pano, e o último fica carregado positivamente, conforme se pode verificar pelo facto de repelir um pêndulo carregado com eletricidade do vidro.
Foi introduzido o conceito de carga como sendo a propriedade física que origina as forças elétricas, mas podem-se lhe dar um carácter de quantidade. Para isso, consideremos três pêndulos A, B e C, carregados. Colocamos A em presença  de C e entre eles exerce-se uma certa força. Retira-se então A e colocamos no seu lugar B. Se a força que B exerce sobre C for a mesma que a exercida por A, diremos que A e B têm cargas iguais. Se a força que B exerce sobre C for dupla, tripla... n vezes maior do que a exercida por A, consideraremos que a carga de B é o dobro, triplo... n vezes maior do que a de A. Como unidades de medida para a carga elétrica temos: a unidade eletrostática, que é a carga que, posta em presença de outra igual no vácuo e a 1 cm de distância, a repele com a força de um dine; o coulomb (C), igual a três mil milhões de unidades eletroestáticas, e a unidade eletromagnética de carga igual a 10 C.


Campo elétrico
Em qualquer ponto de uma região do espaço em que se encontre uma carga elétrica exercer-se-á uma força sobre qualquer outra carga colocada nele. Esta força será proporcional à carga de prova que se colocar nesse ponto, o que significa que se essa carga for q a força será q vezes maior do que a que se exerceria colocando nesse ponto uma carga unitária. A força que nesse ponto se exerceria sobre a unidade positiva de carga recebe o nome de campo elétrico  e será um vector representado por  . A região considerada do espaço também poderia estar submetida à influência de mais de uma carga e a definição do campo elétrico seria a mesma, dado que em cada ponto a distribuição de cargas exerceria uma determinada força  sobre a unidade positiva de carga. Desta forma, a cada ponto do espaço corresponderá um vetor campo elétrico, e é possível traçar linhas tais que em cada ponto sejam tangentes ao vetor campo correspondente; são as linhas de força do campo elétrico. Como qualquer carga positiva repele a unidade positiva de carga, e qualquer carga negativa a atrai, as linhas de força nascem nas cargas positivas e morrem nas negativas.

Campo elétrico produzido por uma carga pontual positiva Q e representação do campo usando linhas de campo.



Fontes
Atlas Temático - Física, Marina Editores


Desejo

«O condenado à morte deixou transparecer uma alegria comovida ao saber do indulto. Mas ao cabo de algum tempo, acentuando-se as melhora...