A eletrostática é área da Física que estuda o comportamento das cargas elétricas em repouso e as interações atrativas ou repulsivas que ocorrem entre elas.
Essa vertente tem como principais propriedades a carga elétrica, a eletrização, a força elétrica, o potencial elétrico, o campo elétrico e a energia potencial elétrica.
O estudo da eletrostática revela a interação existente entre a eletricidade e o magnetismo.
Tales de Mileto iniciou os primeiros estudos quando encontrou uma resina de um fóssil, chamada de âmbar. Com o objeto em mãos, percebeu que era possível atrair pequenos corpos fazendo atritos com o mesmo.
O médico Willian Gilbert criou o pêndulo elétrico a partir dos estudos de Tales, o que foi fundamental para os estudos seguintes.
Otto Von Guericke, Charles Duffay e Benjamin Franklin foram outros grandes nomes da eletrostática.
Carga Elétrica
A carga elétrica determina as relações eletromagnéticas dos corpos elétricos. Ela é uma propriedade dos prótons, elétrons, massa e outras matérias. A unidade Coulomb (C) a representa no Sistema Internacional de Unidades.
Os corpos que são considerados eletricamente neutros exprimem as mesmas quantidades de cargas elétricas positivas e negativas. As cargas iguais se repulsam e as diferentes se atraem.
A carga elementar é a menor existente na natureza. Representada pela letra “e”, possui o valor de 1,6 .10-19 C.
A letra “Q” representa a carga elétrica e a letra “n” a quantidade de elétrons encontrados. Sendo assim, a formula da carga elétrica é: Q= n.e.
Outa fórmula utilizada no cálculo da carga elétrica é a U = Va – Vb.
Nesse caso, a letra “U” significa a diferença de potencial, o “Va” o potencial elétrico em a e o “Vb” o potencial elétrico em b. Essa fórmula é usada para achar o valor da diferença de potencial.
Eletrização
Um corpo neutro tem o mesmo número de cargas positivas e negativas. Chamamos de eletrização quando há uma produção que gera a diferença entre esses números.
Os processos de uma eletrização são divididos em três tipos. Veja abaixo a explicação de cada uma delas:
Eletrização por contato
Esse tipo de eletrização acontece quando dois corpos condutores entram em contato e no final desse contato ambos os corpos estão com o mesmo sinal de cargas. Isso acontece porque no momento que corpos iniciam contato as cargas elétricas existentes se dividem para que eles possam ficar sobre o mesmo potencial elétrico.
Para a eletrização por contato acontecer é necessário que um dos corpos esteja carregado eletricamente.
Eletrização por indução
Quando um corpo eletricamente carregado se aproxima de um corpo condutor, acontece a eletrização por indução.
É importante destacar que o corpo eletricamente carregador é chamado de “indutor” e o corpo condutor é chamado de “induzido”.
Nesse tipo de eletrização acontece um processo chamado de “polarização”, que ocorre quando existe uma separação das cargas no corpo induzido devido a presença do corpo indutor.
Eletrização por atrito
Esse tipo de eletrização ocorre na geração de energia a partir do atrito entre dois corpos. Nesse atrito, uma série de elétrons são arrancados de um corpo para ser retidos por outro corpo.
Força Elétrica
A força elétrica é calculada através da Lei de Coulomb com a seguinte fórmula:
Nesta fórmula, o “F” representa a força elétrica, o “k0” a constante eletrostática do vácuo (k0 = 9,0.109 N.m²/C²). Já o “q1” e o “q2” as cargas elétricas e o “d”a distância entre as cargas elétricas 1 e 2.
Campo Elétrico
O campo elétrico é toda influência que as cargas elétricas desempenham nos seus arredores, ou seja, ele está diretamente ligado as cargas elétricas. A intensidade do campo elétrico é medida através da fórmula abaixo:
Neste caso, a letra “E” representa o campo elétrico, a letra “F” a força elétrica e a letra “q” a carga elétrica.
Potencial Elétrico
O potencial elétrico mede a quantidade de energia que é fornecida por um campo elétrico para cada carga. A fórmula é usada nos cálculos da carga elétrica para achar o valor desse potencial.
A letra “V” representa o potencial elétrico. As letras “Ep” a energia potencial e a “Q” a carga elétrica.
Energia Potencial Elétrica
A energia potencial elétrica acontece através da forma de energia gerada da fixação a uma distância entre duas ou mais cargas.
A fórmula que calcula a energia potencial elétrica é: