Eletrostática para o ENEM

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Carga elétrica elementar (e)

Menor quantidade de carga encontrada isolada na natureza, com valor aproximado de 1,6 x 10^-19 Coulombs (C).

Quantização da carga elétrica

Princípio expresso por Q = n * e, onde a carga total (Q) de um corpo é um múltiplo inteiro (n) da carga elementar (e).

Princípio da conservação da carga elétrica

Em um sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas elétricas permanece constante antes e depois de qualquer interação.

Princípio de atração e repulsão

Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem mutuamente, enquanto cargas de sinais opostos se atraem.

Condutores elétricos

Materiais que possuem elétrons livres em abundância, permitindo a fácil movimentação de cargas pelo seu interior (ex.: metais).

Isolantes (dielétricos)

Materiais em que os elétrons estão fortemente ligados aos núcleos, dificultando o fluxo e a movimentação livre de cargas (ex.: borracha, vidro).

Eletrização por atrito

Processo em que dois corpos inicialmente neutros trocam elétrons por fricção, adquirindo cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos.

Série triboelétrica

Lista ordenada de materiais que determina qual corpo tende a ceder elétrons (fica positivo) e qual tende a receber (fica negativo) ao serem atritados.

Eletrização por contato

Processo em que um corpo carregado encosta em outro neutro ou carregado; ao final, ambos adquirem cargas de mesmo sinal.

Divisão de carga entre condutores idênticos

Quando condutores esféricos e idênticos entram em contato, a carga final de cada um é a média aritmética das cargas iniciais: Qf = (Q1 + Q2) / 2.

Eletrização por indução

Processo de separação de cargas em um condutor neutro aproximando-se um indutor carregado sem contato, finalizado com ligação à terra; adquire sinal oposto ao do indutor.

Aterramento (fio terra)

Conexão de um corpo à Terra que permite a passagem de elétrons para neutralizá-lo ou fixar sua carga na indução eletrostática.

Polarização de dielétricos

Reordenamento das nuvens eletrônicas em um material isolante neutro na presença de um corpo eletrizado, gerando atração mútua sem troca de elétrons.

Eletroscópio de folhas

Dispositivo usado para detectar a presença de carga elétrica; as lâminas metálicas se repelem e abrem caso o conjunto receba carga.

Lei de Coulomb

Descreve a intensidade da força eletrostática entre duas cargas puntiformes: F = k * |Q1 * Q2| / d^2, medida em Newtons (N).

Constante eletrostática no vácuo (k0)

Valor da constante da Lei de Coulomb no vácuo: k0 = 9 x 10^9 N*m^2/C^2.

Relação entre força elétrica e distância

A força eletrostática é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas (se a distância dobra, a força cai para 1/4).

Campo elétrico (E)

Região do espaço modificada pela presença de uma carga; grandeza vetorial definida pela razão entre a força elétrica e a carga de prova: E = F / q (N/C ou V/m).

Vetor campo elétrico gerado por carga puntiforme

Calculado por E = k * |Q| / d^2; aponta em sentido de afastamento para cargas geradoras positivas e de aproximação para cargas negativas.

Linhas de força (linhas de campo)

Linhas imaginárias tangentes ao vetor campo elétrico em cada ponto; saem de cargas positivas, chegam em cargas negativas e nunca se cruzam.

Densidade de linhas de força

Propriedade gráfica em que a concentração de linhas por unidade de área indica onde o campo elétrico possui maior intensidade.

Campo elétrico uniforme (CEU)

Campo em que o vetor E tem mesmo módulo, direção e sentido em todos os pontos, representado por linhas de força retas, paralelas e equidistantes.

Energia potencial eletrostática (Epe)

Energia armazenada na interação entre duas cargas puntiformes: Epe = k * (Q1 * Q2) / d, medida em Joules (J).

Potencial elétrico (V)

Grandeza escalar que mede o nível de energia potencial elétrica por unidade de carga de prova: V = Epe / q = k * Q / d, medido em Volts (V = J/C).

Sinal do potencial elétrico

Uma carga geradora positiva cria potenciais elétricos positivos (V > 0), e uma carga negativa cria potenciais negativos (V < 0).

Diferença de potencial (DDP ou Tensão)

Variação de potencial entre dois pontos A e B: U = Va - Vb, medida em Volts (V).

Trabalho da força elétrica (Tab)

Energia transferida no deslocamento de uma carga q entre pontos A e B: Tab = q * (Va - Vb) = q * U, medido em Joules (J).

Trabalho da força elétrica e trajetória

A força elétrica é conservativa, logo o trabalho por ela realizado independe da trajetória percorrida pela carga, dependendo apenas dos pontos inicial e final.

Movimento espontâneo de cargas positivas

Cargas elétricas positivas abandonadas livres em um campo elétrico movem-se espontaneamente para regiões de menor potencial elétrico.

Movimento espontâneo de cargas negativas

Cargas elétricas negativas abandonadas livres em um campo elétrico movem-se espontaneamente para regiões de maior potencial elétrico.

Relação entre DDP e campo elétrico uniforme

Expressão U = E * d, onde U é a DDP entre placas paralelas, E é a intensidade do campo uniforme e d é a distância na direção das linhas.

Superfície equipotencial

Superfície imaginária em que todos os pontos possuem o mesmo potencial elétrico; é sempre perpendicular às linhas de força do campo elétrico.

Trabalho sobre uma superfície equipotencial

O trabalho da força elétrica para mover qualquer carga sobre a mesma superfície equipotencial é nulo, pois Va = Vb.

Equilíbrio eletrostático em condutores

Estado em que não há movimento ordenado de elétrons no interior do condutor; o campo elétrico interno resultante é rigorosamente nulo (E_int = 0).

Distribuição de carga em condutor eletrizado

Em equilíbrio eletrostático, o excesso de carga de um condutor se distribui exclusivamente em sua superfície externa.

Potencial elétrico em condutor em equilíbrio

O potencial elétrico é constante em todo o interior e na superfície do condutor, equivalendo a uma região equipotencial volumétrica.

Campo elétrico próximo à superfície condutora

O vetor campo elétrico é sempre perpendicular à superfície do condutor metálico em equilíbrio eletrostático.

Poder das pontas

Fenômeno em que as cargas elétricas se acumulam com maior densidade em regiões pontiagudas, intensificando o campo elétrico local e facilitando descargas.

Gaiola de Faraday (Blindagem eletrostática)

Princípio em que o interior de uma carcaça condutora oca fica isolado de influências e campos elétricos externos, anulando E internamente.

Capacitância (C)

Capacidade de um condutor ou capacitor de armazenar carga elétrica para uma dada diferença de potencial: C = Q / U, medida em Farads (F = C/V).

Capacitância do capacitor de placas paralelas

Calculada por C = epsilon * (A / d), onde epsilon é a permissividade do meio, A é a área das armaduras e d é a distância entre elas.

Energia potencial acumulada no capacitor

Energia elétrica armazenada calculada por E = (Q * U) / 2 = (C * U^2) / 2 = Q^2 / (2 * C), medida em Joules (J).

Rigidez dielétrica

Valor máximo do campo elétrico que um isolante suporta sem se ionizar e permitir a passagem de corrente elétrica (ruptura dielétrica).

Papel do dielétrico em um capacitor

Aumentar a capacitância do dispositivo reduzindo o campo resultante ou suportando tensões maiores sem sofrer ruptura.

Pará-raios

Dispositivo metálico pontiagudo colocado no topo de edificações que atrai e canaliza descargas atmosféricas para o solo via poder das pontas.

Elektron (Origem da eletricidade)

Termo grego para âmbar, resina fóssil que ao ser atritada atraía pequenos fragmentos de palha, dando origem histórica ao conceito de eletricidade.

Força resultante sobre carga em repouso no CEU

Expressa por F = q * E; se a carga for positiva, a aceleração tem o mesmo sentido das linhas de campo; se negativa, sentido oposto.

Trajetória parabólica de carga em CEU

Quando uma carga é lançada perpendicularmente às linhas de um campo elétrico uniforme, ela descreve movimento análogo ao lançamento horizontal na gravidade.

Coulomb (C)

Unidade padrão de carga elétrica no SI, definida formalmente como a quantidade de carga transportada por uma corrente de um ampère em um segundo (1 C = 1 A*s).

Relação de vetores: Força Elétrica e Campo Elétrico

Se q > 0, os vetores F e E têm mesma direção e mesmo sentido. Se q < 0, os vetores F e E têm mesma direção, mas sentidos opostos.