Eletricidade e Magnetismo: 1. A Lei de Coulomb

Essencialmente, existem dois tipos de portadores de carga elétrica: prótons (+) e
elétrons (-).

Em condições de equilíbrio, qualquer material é eletricamente neutro, contendo
igual número de prótons e elétrons. Um material é eletricamente positivo quando
tem excesso de prótons, ou falta de elétrons. Da mesma forma, ele será negativamente
carregado se tiver um excesso de elétrons.

Um material pode ser eletrizado através de dois processos:

> Eletrização por atrito
> Eletrização por indução

Eletrização por atrito ocorre quando materiais não condutores são atritados uns contra outros. Nesse
processo, um dos materiais perde elétrons e outro ganha, de modo que um tipo de material fica positivo e
outro fica negativo. Uma experiência simples consiste em carregar um pente passando-o várias vezes no
cabelo. A comprovação de que ele ficou carregado é obtida atraindo-se pequenas partículas, por exemplo, de
pó de giz.

A
ilustração ao lado mostra as etapas essenciais do processo de eletrização por
indução. Na ilustração, tem-se inicialmente um corpo carregado e outro descarregado
(figura 1) (para que o processo seja factível, este corpo deve ser condutor).
A aproximação do corpo positivamente carregado (figura 2) atrai as cargas negativas
do corpo eletricamente neutro. A extremidade próxima ao corpo carregado fica negativa,
enquanto a extremidade oposta fica positiva.

Mantendo-se o corpo carregado próximo, liga-se o corpo eletricamente neutro à
terra (figura 3). Elétrons subirão da terra para neutralizar o “excesso” de carga
positiva. Cortando-se a ligação à terra, obtém-se um corpo negativamente carregado
(figura 4).

CONDUTORES E ISOLANTES

No contexto do eletromagnetismo, podemos classificar os materiais em:

• Condutores
• Isolantes (ou dielétricos)
• Semicondutores
• Supercondutores

Para o momento, vamos nos deter apenas nos condutores e nos dielétricos.

Numa linguagem bastante simples, podemos dizer que um dielétrico é diferente de um condutor porque este tem
elétrons livres, que se encarregam de conduzir a eletricidade. Assim, quando uma certa quantidade de carga
elétrica é colocada num material dielétrico, ela permanece no local em que foi colocada. Ao contrário,
quando esta carga é colocada num condutor, ela tenderá a se distribuir até que o campo no interior do
material seja nulo.

Bem, como os nomes sugerem, um material condutor tem facilidade para conduzir a eletricidade, enquanto um
dielétrico não conduz a eletricidade. Na verdade, seria melhor dizer que um dielétrico quase não conduz a
eletricidade. Há circunstâncias (veremos mais tarde) em que ele também conduz.

Podemos dizer, numa linguagem bastante simples, que um dielétrico é diferente de um condutor porque este
tem elétrons livres, que se encarregam de conduzir a eletricidade. Assim, quando uma certa quantidade de
carga elétrica é colocada num material dielétrico, ela permanece no local em que foi colocada. Ao
contrário, quando esta carga é colocada num condutor, ela tenderá a se distribuir até que o campo no
interior do material seja nulo.

FORÇA ELETROSTÁTICA

Numa abordagem bastante geral, podemos dizer que dois corpos eletrizados interagem através da atração
gravitacional e da interação eletromagnética. Esta abordagem pode ser simplificada desprezando-se a atração
gravitacional frente à interação eletromagnética. Na maioria dos casos tratados aqui essa é uma boa
aproximação. Podemos fazer outra simplificação, considerando apenas as cargas estacionárias. Eletrostática
é esta área do eletromagnetismo que aborda interações entre cargas estacionárias ou quase estacionárias.

Coulomb

descobriu, experimentalmente, que a força entre cargas q₁ e q₂
é dada por: ,
onde
= 8,99 x 10⁹ Nm²/C² é uma constante que tem essa
forma para atender necessidades de ajustes dimensionais e para simplificar as
equações de Maxwell.

e₀ = 8,85 x 10^-12 C²/Nm²,
é uma constante muito importante no eletromagnetismo, denominada permissividade
elétrica no vácuo.