Fisica3 (Eletromagnetismo)

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CAPÍTU LO 21
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(a)
(b)
Figura 21-2 (a) Dois bastões
carregados com cargas do mesmo sinal
se repelem. (b) Dois bastões carregados
com cargas de sinais opostos se atraem.
Os sinais positivos indicam um excesso
de cargas positivas e os sinais negativos
um excesso de cargas negativas.
A grande quantidade de cargas que existem em qualquer objeto raramente pode
ser observada porque a maioria dos objetos contém quantidades iguais de dois tipos
de cargas: cargas positivas e cargas negativas. Quanto existe igualdade (ou equilíbrio)
de cargas, dizemos que o objeto é eletricamente neutro, ou seja, a carga total
do objeto é zero. Quando as quantidades dos dois tipos de cargas são diferentes, a
carga total do objeto é diferente de zero e dizemos que o objeto está eletricamente
carregado. A diferença entre as quantidades dos dois tipos de cargas é sempre muito
menor do que as quantidades de cargas positivas e de cargas negativas contidas
no objeto.
Os objetos eletricamente carregados interagem exercendo uma força sobre outros
objetos. Para observar essa força, podemos carregar um bastão de vidro friccionando
uma das extremidades com um pedaço de seda. Nos pontos de contato entre
o bastão e a seda, pequenas quantidades de carga são transferidas de um material
para o outro, rompendo a neutralidade elétrica de ambos. (Friccionamos a seda no
bastão para aumentar o número de pontos de contato e, portanto, a quantidade de
cargas transferidas.)
Suponha que o bastão carregado seja suspenso por um fio para isolá-lo eletricamente
dos outros objetos, impedindo que a carga elétrica se altere. Quando aproximamos
do bastão um segundo bastão eletricamente carregado (Fig. 2 l -2a ), os dois
bastões são submetidos a uma força de repulsão, ou seja, cada bastão é submetido a
uma força que tende a afastá-lo do outro bastão. Por outro lado, quando friccionamos
um bastão de plástico com um pedaço de lã e o aproximamos do bastão de vidro suspenso
(Fig. 21-2b), os dois bastões são submetidos a uma força de atração, ou seja,
cada bastão é submetido a uma força que tende a aproximá-lo do outro bastão.
Podemos compreender as duas demonstrações em termos de cargas positivas e
negativas. Quando um bastão de vidro é friccionado com um pedaço de seda, o vidro
perde uma pequena parte das cargas negativas e, portanto, fica com uma pequena
quantidade de cargas positivas não compensadas (representadas por sinais positivos
na Fig. 21 -2a). Quando o bastão de plástico é friccionado com um pedaço de lã, o
plástico adquire uma pequena quantidade de cargas negativas não compensadas (representadas
por sinais negativos na Fig. 21 -2b). As duas demonstrações revelam o
seguinte:
Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem.
Figura 21 -3 Partícula de plástico
usada em copiadoras; a partícul a está
coberta por partículas ainda menores de
toner, que são mantidas na superfície
da partícula de plástico por forças
eletrostáticas. O diâmetro da partícula
de plástico é aproximadamente 0,3 mm.
(Cortesia da Xerox)
Na Seção 21-4, vamos expressar essa regra em termos matemáticos através da lei
de Coulomb daforça eletrostática (ouforça elétrica) entre duas cargas. O termo
eletrostática é usado para chamar atenção para o fato de que a velocidade relativa
entre as cargas é nula ou muito pequena.
Os termos "positiva" e "negativa" para os dois tipos de carga foram escolhidos
arbitrariamente por Benjamin Franklin. Ele poderia muito bem ter feito a escolha
inversa ou usado outras palavras com significados opostos para designar os dois tipos
de eletricidade. (Franklin era um cientista de renome internacional. Acredita-se que
seus triunfos diplomáticos na França, durante a Guerra de Independência dos Estados
Unidos, tenham sido facilitados, ou mesmo tornados possíveis, pela reputação
de Franklin no campo da ciência.)
A atração e repulsão entre corpos eletricamente carregados têm muitas aplicações
industriais, como a pintura eletrostática, o recolhimento de cinzas volantes em
chaminés e a xerografia. A Fig. 21-3 mostra uma partícula de plástico usada em copiadoras,
coberta por partículas ainda menores de um pó preto conhecido como tone
r que são mantidas na superfície da partícula de plástico por forças eletrostáticas.
As partículas de toner, negativamente carregadas, são transferidas da partícula de
plástico para um tambor rotativo onde existe uma imagem positivamente carregada
do documento a ser copiado. Uma folha de papel eletricamente carregada atrai as