Eletrostática

Eletrostática é a área que estuda as cargas elétricas em repouso e seus fenômenos, como a atração e repulsão que as cargas exercem umas sobre as outras.

O efeito da estática não foi criado pelo homem é um fenômeno intrínseco da matéria que ao ser observado e identificado foi possível manipula-lo visando o aproveitamento pela humanidade.

Com esse estudo foi identificado a propriedade de condução dos materiais.

Tales de Mileto descobriu o efeito da eletrostática em IV a.c, quando realizou o atrito entre âmbar com lã, na imagem abaixo você pode ver o que seria a âmbar, um tipo de resina fóssil muito utilizada para manufatura de objetos ornamentais, como colar e brincos.

Esta resina é formada em arvores como forma de se proteger contra ataques de aves e insetos.

Uma fato curioso é que no filme “Jurassic Park” de 1993, cientistas conseguiram clonar dinossauros graças ao DNS extraído de mosquitos que teriam picado os animais pré-histórico e esses insetos estavam preservados em âmbar.

Carga elétrica

Como já comentei em um artigo anterior A natureza da eletricidade, a carga elétrica é uma propriedade intrínseca de toda a matéria, dado que toda a matéria é constituída por átomos.

Como mencionei no artigo acima os corpos que possuem o numero de prótons e elétrons iguais são considerados neutros, pois as cargas que são opostas na mesma quantidade se anulam, ou seja, um determinado corpo com 5 prótons e 5 elétrons é eletricamente neutro.

Eletrização

Sabendo que existem corpos neutros, para que seja possível gerar uma diferença de cargas de um corpo é utilizado o processo de eletrização, para isso existem 3 tipos:

Contato

Para isso é necessário que ocorra o contato entre dois corpos com cargas elétricas distintas e assim seja possível que o corpo com maior potencial elétrico “divida” sua carga com o outro corpo, até os dois corpos estarem com o mesmo potencial elétrico.

Atrito

Da mesma forma que foi realizada por Tales de Mileto, o ato de “esfregar” ou realizar a “fricção” dos corpos um contra o outro faz com que os elétrons sejam arrancados de um corpo e capturados pelo outro corpo.

Para saber o potencial de transferencia e recebimento de elétrons de cada corpo é analisado a série triboelétrica, que analisa os materiais que se eletrizam por atrito.

Quanto mais alto maior a capacidade de adquirir cargas elétricas positivas e quanto mais baixo maior a capacidade de receber cargas elétricas negativas.

Como exemplo, se for realizado o atrito entre um balão com cabelo humano, afasta-los e depois aproximar o cabelo será atraído pelo balão.

Indução

Ao aproximar um corpo eletricamente carregado, chamado de indutor a um corpo neutro chamado de induzido, ocorre a separação de cargas no corpo induzido, comumente chamado de polarização, daí ao aterrar o induzido no chão faz com que suas cargas fluam através de um fio terra.

Força elétrica

Dois corpos eletricamente carregados podem exercer a repulsão ou atração de acordo com o seu sinal de carga, cargas elétricas iguais repelem-se e cargas elétricas contrárias atraem-se.

A lei de Coloumb explica esse principio através da expressão:

• F é a magnitude da força entre as cargas.

• q1 e q2 são as magnitudes das cargas.

• d é a distância entre os centros das cargas.

• k é a constante de Coulomb, que depende do meio em que as cargas estão inseridas.

Esta lei explica explica basicamente que

A força entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto das magnitudes dessas cargas. Isso significa que quanto maiores forem as cargas, maior será a força entre elas.

Essa força é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas. Ou seja, à medida que a distância entre as cargas aumenta, a força de atração ou repulsão entre elas diminui rapidamente.

A força é atrativa se as cargas forem de sinais opostos (uma positiva e outra negativa), e repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal (ambas positivas ou ambas negativas).

Se você ja teve a oportunidade de brincar com imãs conhece de forma empírica esse principio.

Campo elétrico

O campo elétrico é a influencia que toda carga elétrica possui no espaço ao seu redor, a imagem abaixo exemplifica isso

As linhas de campo elétrico emanam da carga positiva, indicando que uma carga positiva de prova seria repelida para longe da carga que gera o campo. Pode-se dizer que o campo “aponta para fora” da carga positiva em direção a carga negativa.

Essas linhas no mundo real são invisíveis e possuem diversas aplicações que usamos no dia a dia, como as telas touchscreen em celulares, monitores e muito mais. Hoje existem dois tipos de telas Capacitivas e Resistivas.

Capacitivas

Funciona através de uma superfície eletricamente carregada que ao ser tocada, registra variações no campo eletrostático. Essas alterações são analisadas por um processador, que determina a localização exata do toque baseando-se na distribuição do campo eletrostático ao longo da tela.

Resistivas

Opera com o princípio de duas camadas condutoras separadas, que se tocam quando pressionadas. Isso permite identificar o local do toque pelas coordenadas X e Y, graças à conexão direta entre as camadas. Diferentemente das capacitivas, essas telas podem ser utilizadas com uma variedade de objetos, incluindo as populares canetas Stylus, além dos dedos.

Quando o dedo se aproxima da tela, não é necessário que haja um fluxo direto de elétrons entre o dedo e a tela. Ao invés disso, o dedo sendo condutivo devido à presença de fluidos no corpo humano, altera o campo elétrico local na superfície da tela ao ser colocado próximo a ela. O dedo essencialmente atua como um condutor que distorce o campo elétrico devido à sua capacidade de armazenar cargas elétricas ou capacitância.