Aula 02 · Aula 02. Força elétrica e campo elétrico Módulo FE.02 (página 59 à 61) Apostila 1
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Aula 02
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Força elétrica e campo elétricoMódulo FE.02 (página 59 à 61) Apostila 1
➢ Interações
➢ Campo elétrico
➢ Linhas de força
➢ Campo elétrico uniforme
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O físico francês Charles de Coulomb relacionou a força trocada entre duas cargas elétricas com a lei da gravitação universal proposta por Newton:
Onde G é:
Constante
da gravitação
universal
6,67 x 10-11 N.m2/kg2
1 Interações
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Dessa relação temos a Lei de Coulomb:
“A força entre duas cargas elétricas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa”.
1 Interações
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A força é calculada pela expressão:
F = (k . |Q1| . |Q
2|) / r2
1 Interações
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Onde:
F – Força de interação (N)
k – constante eletrostática (9 x 109 N.m2/C2)
*no vácuo
Q1
e Q2
- cargas em interação (C)
r – distância entre cargas (m)
*unidades SI
1 Interações
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Sendo a força de interação uma grandeza vetorial,
é preciso conhecer a intensidade, direção e
sentido da força elétrica:
Intensidade: F = (k . |Q1| . |Q
2|) / r2
Direção: Reta em que passam as duas cargas
Sentido: Atração, para cargas com sinais
contrários e repulsão para cargas com sinais
iguais.
1 Interações
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Diagrama
1 Interações
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Temos três tipos de força de campo:
➢ Peso (gravitacional)
➢ Magnética
➢ Elétrica
“A força de campo atua sem a necessidade de material entre os corpos”
2 Campo Elétrico
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Um exemplo é a Terra e a Lua:
2 Campo Elétrico
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Assim como os astros (Sol e a Lua) as cargas elétricas também criam uma região de perturbação ao redor de si chamada campo elétrico.
Qualquer carga colocada em uma região desse campo elétrico fica sujeita a uma força elétrica.
2 Campo Elétrico
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O campo elétrico gerado por uma carga elétrica modifica a região do espaço, que fica perturbada eletrostaticamente.
Definimos:
E = Grandeza vetorial do campo elétrico
F = Força de atração entre Q e q
q = carga de prova
2 Campo Elétrico
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Como o campo elétrico é uma grandeza vetorial, temos que conhecer sua intensidade, direção e sentido:
Intensidade: E = F / |q|
Direção: reta que une as duas cargas
Sentido: q > 0 mesmo sentido de força F
se q < 0 tem sentido contrário a força F
Unidades: Força (N), Carga elétrica (C)
Campo elétrico (N/C) ou, no SI, (V/m)
2 Campo Elétrico
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Campo elétrico de uma carga puntiforme
Podemos determinar o vetor campo elétrico em um ponto P do espaço:
2 Campo Elétrico
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Campo elétrico de uma carga puntiforme
Para esse caso temos:
Intensidade – E = (k . |Q|) / r²
Direção – A reta que une a carga e o ponto
Sentido – Q > 0, campo se afasta da carga; se Q < 0, campo se aproxima da carga;
2 Campo Elétrico
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Distribuição de cargas elétricas
Dado o sistema de cargas elétricas:
2 Campo Elétrico
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Para permitir a “visualização” do vetor do campo elétrico em uma região do espaço, Michael Faraday (1781-1867) criou um conjunto de linhas imaginárias que representariam o comportamento do vetor campo elétrico ao redor das cargas.
“Linhas de força são linhas imaginárias ao redor de uma carga elétrica, cuja finalidade é mostrar o comportamento do campo elétrico em certa região do espaço”.
3 Linhas de força
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3 Linhas de força
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3 Linhas de força
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Para esse caso:
Intensidade – o vetor do campo elétrico é proporcional a densidade das linhas.
Direção – O vetor do campo elétrico é tangente as linhas de força
Sentido – Mesmo das linhas
3 Linhas de força
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Características das linhas de força
As linhas de força obedecem as seguintes condições:
➢ Linhas de força nunca se cruzam
➢ O módulo de uma carga elétrica é proporcional ao número de linhas que chegam ou que saem dela.
3 Linhas de força
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4 Campo elétrico uniforme
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Exercícios