Eletricidade Estática

A parte da Física responsável pelo estudo das cargas elétricas em repouso é a eletrostática. Ou seja, a eletricidade associada a essas cargas. A carga elétrica é um ente quantizado, e seu valor elementar é: e=1,6x10^-19C. Cada corpo carregado eletricamente possui valores que são múltiplos inteiros da carga elementar. As cargas elétricas podem ser positivas, para os prótons e negativas para os elétrons, e cada um deles corresponde a uma carga elementar. No caso do elétron, seu valor é –e = -1,6x10^-19C.

A carga elétrica é uma grandeza que se conserva. Ou seja, se um corpo inicialmente neutro perder elétrons, perderá certa quantidade de cargas elétricas negativas. Portanto, irá adquirir um mesmo valor, em módulo, de cargas positivas.

As cargas elétricas são sujeitas a atração ou repulsão umas com as outras, segundo o princípio: “cargas elétricas de mesmo sinal se repelem. Cargas elétricas de sinais opostos se atraem”. Por exemplo: as positivas se repelem umas das outras. As negativas se repelem umas das outras. Mas cargas positivas e cargas negativas se atraem. Isto pode ser observado simplesmente ao eletrizar dois objetos como dois pedaços de PVC. Uma vez que os dois estiverem carregados com cargas de mesmo sinal, surgirá entre eles uma força de repulsão.

Quando se fala de cargas elétricas em repouso, torna-se necessário contemplar suas interações com outras cargas elétricas. Estas interações ocorrem a distância, sem contato físico entre os corpos carregados. Cada uma das cargas elétricas em questão cria em torno de si um campo elétrico que decresce com o inverso do raio. Ou seja, quanto maior a distância, menor será a intensidade do campo elétrico. Isto é aceitável, uma vez que o fluxo de linhas de campo é mais intensa para áreas menores, num campo que diverge de maneira radial. A figura ao lado mostra um campo elétrico gerado para uma carga positiva, com a linha azul representando uma circunferência tomada para analisar a concentração das linhas de campo por comprimento.

Nota-se que a concentração é maior na circunferência azul do que na vermelha, que é mais longa, porém tem a mesma quantidade de linhas de campo. Em geral, as interações tem maior intensidade quando os entes físicos que interagem estão mais próximos, obviamente.

Várias são as manifestações da eletricidade estática. Um exemplo comum no cotidiano é um monitor de computador carregado ou televisão. Ao aproximar os pêlos do braço ou o cabelo, estes ficam esticados conforme as forças de atração eletrostática devido à carga líquida do monitor.

Os processos de eletrização são basicamente três: atrito, condução (contato) e indução.

O mais comum é o por atrito, processo no qual acontece a interação entre os átomos de modo que alguns elétrons da superfície de um dos objetos acaba se deslocando para o outro objeto, de modo que um deles fica carregado positivamente, se cedeu elétrons e o outro fica carregado negativamente, se ganhou elétrons.

Já no processo por contato, geralmente envolvendo metais, os corpos em contato trocam elétrons até atingirem o potencial eletrostático mínimo, ou seja, o equilíbrio eletrostático.

No processo por indução um corpo carregado se aproxima de um condutor neutro. Ao se ligar um terra no corpo neutro, estas cargas se deslocam pelo terra e, após desligar o terra, o condutor fica carregado com cargas opostas às cargas do corpo indutor.

Todos os processos ocorrem de modo que os objetos atinjam um potencial que envolva uma energia mínima, ou seja, um potencial eletrostático menor possível.

Referências bibliográficas:
HALLIDAY, David,  Resnik Robert,  Krane, Denneth S.  Física 3, volume 2,  5 Ed. Rio de Janeiro:  LTC,  2004.  384 p.