Módulo 9 de 10 · ~40 min

    Eletrostática

    Por que levamos choque ao tocar a maçaneta depois de arrastar os pés no carpete? Neste módulo você entende a carga elétrica em repouso: eletrização, Lei de Coulomb, campo e potencial.

    Carga elétrica

    A carga elétrica é uma propriedade da matéria ligada aos prótons (positivos) e elétrons (negativos). Um corpo neutro tem o mesmo número de prótons e elétrons; ao ganhar elétrons fica negativo, ao perdê-los fica positivo. A unidade no SI é o coulomb (C).

    Dois princípios governam tudo o que vem depois:

    • Quantização: Q = n · e, com e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C.
    • Conservação: em sistema isolado, a soma algébrica das cargas é constante.
    • Atração e repulsão: cargas de sinais iguais se repelem; de sinais opostos se atraem.

    Processos de eletrização

    Atrito

    Materiais diferentes trocam elétrons ao serem esfregados e ficam com cargas de sinais opostos e mesmo módulo.

    Contato

    Ao se tocarem, os corpos dividem a carga total e ficam com cargas de mesmo sinal. Em esferas idênticas, a divisão é igual: Q_final = (Q₁ + Q₂)/2.

    Indução

    A aproximação de um corpo carregado separa as cargas do induzido. Aterrando-o e depois afastando o indutor, o corpo fica com carga de sinal oposto à do indutor, sem contato.

    Lei de Coulomb

    A força entre duas cargas puntiformes tem direção da reta que as une e intensidade dada por:

    F = k₀ · |q₁ · q₂| / d²

    k₀ = 9 × 10⁹ N·m²/C² (vácuo)

    Repare na dependência com o inverso do quadradoda distância — a mesma estrutura da gravitação universal do Módulo 5. Dobrar a distância reduz a força a um quarto.

    Campo elétrico

    O campo elétrico descreve a influência de uma carga no espaço ao redor. É vetorial e medido em N/C:

    E = F / q

    E = k₀ · |Q| / d² (carga puntiforme)

    • Carga positiva: campo aponta para fora.
    • Carga negativa: campo aponta para dentro.
    • Com várias cargas, some os vetores campo (princípio da superposição).

    Potencial elétrico e trabalho

    O potencial é escalar e mede a energia potencial por unidade de carga, em volts (V = J/C):

    V = k₀ · Q / d

    τ_AB = q · (V_A − V_B)

    E_pot = q · V

    Como a força elétrica é conservativa, o trabalho depende apenas dos pontos inicial e final. É essa diferença de potencial que, no próximo módulo, coloca a corrente em movimento.

    Condutores em equilíbrio

    Em um condutor eletrizado em equilíbrio eletrostático, o excesso de carga se distribui na superfície externa, o campo interno é nulo e todos os pontos têm o mesmo potencial. Esse é o princípio da gaiola de Faraday e do para-raios, que concentra carga nas pontas (poder das pontas).

    Dica ENEM: campo é vetor, potencial é escalar. Em problemas com duas cargas, some campos vetorialmente e potenciais algebricamente (com sinal). Confundir os dois é o erro mais comum da eletrostática.

    Exercícios resolvidos

    Cinco exercícios comentados passo a passo.

    Exercício 1. Duas cargas de 2 μC e 3 μC estão separadas por 30 cm no vácuo. Qual a força elétrica entre elas? (k₀ = 9 × 10⁹ N·m²/C²)

    1. Lei de Coulomb: F = k₀ · |q₁ · q₂| / d².
    2. F = 9 × 10⁹ × (2 × 10⁻⁶ × 3 × 10⁻⁶) / (0,3)² = 9 × 10⁹ × 6 × 10⁻¹² / 0,09.

    Resposta: F = 0,6 N (repulsiva, pois as cargas têm mesmo sinal)

    Exercício 2. Um corpo neutro perde 5 × 10¹² elétrons. Qual a carga elétrica resultante? (e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C)

    1. Quantização da carga: Q = n · e.
    2. Q = 5 × 10¹² × 1,6 × 10⁻¹⁹ = 8 × 10⁻⁷ C.
    3. Perder elétrons deixa o corpo positivo.

    Resposta: Q = +0,8 μC

    Exercício 3. Qual a intensidade do campo elétrico gerado por uma carga de 4 μC a 20 cm dela, no vácuo?

    1. Campo de carga puntiforme: E = k₀ · |Q| / d².
    2. E = 9 × 10⁹ × 4 × 10⁻⁶ / (0,2)² = 3,6 × 10⁴ / 0,04.

    Resposta: E = 9 × 10⁵ N/C, apontando para fora da carga (positiva)

    Exercício 4. Uma carga de prova de 5 μC é colocada num ponto onde o campo elétrico vale 2 × 10⁴ N/C. Qual a força sobre ela?

    1. Relação entre força e campo: F = q · E.
    2. F = 5 × 10⁻⁶ × 2 × 10⁴.

    Resposta: F = 0,1 N, no mesmo sentido do campo (carga positiva)

    Exercício 5. Duas esferas idênticas, com cargas +8 μC e −2 μC, são postas em contato e depois separadas. Qual a carga final de cada uma?

    1. Em esferas idênticas, a carga total se divide igualmente.
    2. Q_total = +8 μC + (−2 μC) = +6 μC.
    3. Q_final = +6 μC / 2.

    Resposta: Cada esfera fica com +3 μC

    Exercícios para praticar

    Tente resolver antes de revelar a resposta.

    1. Quais são os três processos de eletrização?

    2. O que é o princípio da quantização da carga?

    3. Enuncie o princípio da conservação das cargas.

    4. Como o campo elétrico varia com a distância de uma carga puntiforme?

    5. Qual a diferença entre campo elétrico e potencial elétrico?

    6. O que são linhas de campo elétrico e como se orientam?

    7. O que é blindagem eletrostática (gaiola de Faraday)?

    8. Como calcular o trabalho para deslocar uma carga entre dois pontos de um campo?

    Perguntas frequentes

    O que diz a Lei de Coulomb?

    A força elétrica entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas: F = k₀·|q₁·q₂|/d². No vácuo, k₀ = 9 × 10⁹ N·m²/C².

    Qual a diferença entre condutores e isolantes?

    Em condutores (metais, soluções iônicas, corpo humano) as cargas se movem com facilidade. Em isolantes (plástico, vidro, borracha) as cargas ficam praticamente presas ao ponto onde foram depositadas.

    Como calcular o potencial elétrico de uma carga puntiforme?

    V = k₀ · Q / d, sendo uma grandeza escalar medida em volts. Quando há várias cargas, os potenciais se somam algebricamente, considerando o sinal de cada carga.

    Por que o campo elétrico dentro de um condutor em equilíbrio é nulo?

    Se houvesse campo interno, as cargas livres se moveriam — e não haveria equilíbrio. As cargas se redistribuem na superfície até anular o campo no interior do condutor.

    Eletrostática cai no ENEM?

    Sim, principalmente em contextos aplicados: para-raios, blindagem, descargas atmosféricas, filtros eletrostáticos, impressoras a laser e choques por atrito. As contas costumam envolver Lei de Coulomb, campo e potencial.

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    Sobre este conteúdo

    Última atualização: Setembro de 2026 · Responsável editorial: Felipe da Silva Lopes · Papel editorial no cluster: módulo da Trilha de Física Intermediária — carga elétrica, Lei de Coulomb, campo e potencial elétrico.

    Metodologia: Conteúdo estruturado a partir da BNCC (área de Ciências da Natureza), da matriz de referência do ENEM e da bibliografia clássica de Física do ensino médio. Conteúdo revisado conforme política editorial.

    Fontes técnicas: INEP (matriz do ENEM); Ramalho, Nicolau & Toledo — Os Fundamentos da Física; Halliday, Resnick & Walker — Fundamentos de Física.