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Eletrostática

Eletrostática é um ramo da física que ocupa de estudar os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso. Essas cargas elétricas podem tanto ser positivas ou também negativas. As mesmas interagem entre si por meio da chamada força eletrostática.

eletroestática
A eletrostática estuda sobre os fenômenos relacionados com as cargas elétricas em repouso
Se você tem apenas alguns segundos, leia estes pontos chave:
  • A Lei de Coulomb descreve a força eletrostática entre cargas pontuais, sendo uma das leis fundamentais da eletrostática
  • Um campo elétrico é produzido por uma carga elétrica e exercerá força elétrica nas demais cargas presentes no campo
  • Materiais condutores, isolantes e semicondutores são classificados com base na facilidade com que permitem o movimento de cargas elétricas
  • A polarização elétrica ocorre em materiais dielétricos e gera força eletrostática adicional sobre as cargas elétricas no campo elétrico

Carga elétrica e lei de Coulomb

A carga elétrica se caracteriza na propriedade física fundamental, a qual descreve a interação eletrostática entre partículas. Cargas que possuem um mesmo sinal se repelem, já as de sinais opostos se atraem. A unidade de carga elétrica é chamada de o Coulomb (conhecida pelo símbolo C).

Sobre a força eletrostática que há entre duas cargas pontuais, ela é descrita pela Lei de Coulomb. Segundo essa lei, a força elétrica entre duas cargas é algo proporcional ao produto das cargas, mas é inversamente proporcional ao quadrado da distância que existe entre as mesmas. A Lei de Coulomb se trata de uma das leis fundamentais da eletrostática.

Campo elétrico e potencial elétrico

Um campo elétrico é produzido por meio de uma carga elétrica e ele é responsável por exercer uma força elétrica nas demais cargas presentes no campo. O mesmo é uma grandeza vetorial, definida pela força elétrica exercida por si numa carga de prova.

Já o potencial elétrico se caracteriza numa grandeza escalar, utilizada com o objetivo de descrever a energia potencial elétrica relacionada a uma carga num campo elétrico. O potencial elétrico é proporcional à carga, mas é inversamente proporcional à distância que há entre a carga e a origem do campo elétrico.

Condutores, isolantes e semicondutores

Os materiais podem ser classificados em: materiais condutores, isolantes e semicondutores. E essa classificação tem como base a facilidade com que os mesmos permitem que as cargas elétricas se movam. Conheça as características de cada um:

  • Os materiais condutores permitem que as cargas elétricas se movimentem livremente através deles. E há como exemplos de condutores o cobre, o ouro e o alumínio;
  • Já os isolantes são materiais que não permitem o movimento facilitado das cargas elétricas através deles. Vidro, plástico e borracha são alguns exemplos;
  • Os semicondutores, por sua vez, são materiais que dispõem de propriedades elétricas intermediárias, logo, eles são condutores e também isolantes. Dentre os exemplos há: silício e germânio.

Polarização

A polarização é o nome do fenômeno elétrico que se dá em materiais dielétricos (que não dispõem de cargas elétricas livres). Se um material dielétrico é inserido num campo elétrico externo, então as cargas elétricas em sua estrutura se rearranjam, produzindo uma polarização elétrica.

É importante saber que a polarização elétrica gera uma força eletrostática adicional sobre as cargas elétricas num campo elétrico.

Força de atração e força de repulsão

As cargas elétricas tendem a exercer uma força elétrica de atração ou também de repulsão sobre as demais cargas elétricas. Mas isso dependerá dos sinais das cargas.

Cargas de sinais opostos acabam se atraindo, mas as cargas de mesmo sinal se repelem.

A força elétrica de atração ou repulsão que há entre duas cargas elétricas é algo proporcional ao resultado das cargas elétricas, contudo é inversamente proporcional ao quadrado da distância existente entre elas.

Próton e íon

O próton se configura numa partícula subatômica que possui carga elétrica positiva. Se pode encontra-los no núcleo do átomo, aliado aos nêutrons. Os elétrons, que trazem carga elétrica negativa, ficam em orbita em volta do núcleo em camadas eletrônicas.

Já o íon é um átomo ou uma molécula que conta com uma carga elétrica desequilibrada. Isso tende a ocorrer se o átomo ou molécula recebe ou perde elétrons. Um íon com carga elétrica positiva recebe o nome de cátion, já um íon que tenha carga elétrica negativa denomina-se ânion.

Exemplo de experiência com a eletrostática

conceito de eletroestática
A eletrostática possui como uma de suas leis fundamentais a lei de Coulomb

Existem muitas experiências que ajudam a demonstrar a ação da eletrostática. E uma delas é esfregar um balão ou uma caneta no cabelo, o que faz com que se transfira elétrons do cabelo para o objeto, gerando uma carga elétrica no objeto. O cabelo então perde elétrons e fica positivamente carregado, já o objeto ganha elétrons, estando negativamente carregado.

Se a pessoa que fizer isso pegar o objeto negativamente carregado e o colocar sobre um pedaço de papel, esse papel será atraído. Isso ocorre porque a carga elétrica do objeto interagirá com as cargas elétricas das moléculas que estão no papel. A explicação é simples: as cargas elétricas opostas se atraem, já as cargas elétricas iguais se repelem.

Genética e eletrostática

A eletrostática tem uma função importante na genética. Os genes (a unidade básica da hereditariedade) são constituídos de DNA, que se trata de uma molécula carregada negativamente. E a interação eletrostática entre as cargas negativas do DNA e as positivas das histonas (proteínas que se ligam ao DNA e ajudam na formação do cromossomo) atua essencialmente na regulação da expressão dos genes e na transmissão de informações genéticas entre células.

Polarizabilidade

A polarizabilidade, por fim, se configura numa medida da facilidade onde a polarização elétrica pode ocorrer em um material.

Materiais com elevada polarizabilidade são polarizados de modo mais fácil do que os com baixa polarizabilidade. A polarizabilidade é uma propriedade essencial em muitos materiais, inclusive para os dielétricos, que são usados em capacitores e demais componentes eletrônicos.

Citação

SOUSA, Priscila. (14 de Maio de 2023). Eletrostática - O que é, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/eletrostatica