Eletrostática - Força elétrica

Eletrostática - Força elétrica
Existe uma força que atua entre cargas elétricas. Essa
força é dada pela expresão:
Fel = K . |Q1 | . |Q2 | / (d12)2
Fel  Força elétrica
K  constante que depende do meio. No vácuo: K =
9 . 109 N . m2 / C2
Q  carga elétrica.
d  distância entre as cargas.
Sobre a Força Elétrica:
A mesma força que Q1 exerce em Q2, Q2 exerce em Q1
(ação e reação).
No caso de esferas carregadas, a distância utilizada na
equação é medida a partir do centro das esferas.
A força é uma grandeza vetorial e deve ser somada
vetorialmente. Em alguma somas vetoriais é necessária a
Lei dos Cossenos.
Lei dos Cossenos: Fr2 = F12 + F22 + 2 . F1 . F2 . cos Θ
Força elétrica – Exemplo
Considerando que as três cargas da figura estão em
equilíbrio, determine qual o valor da carga Q1 em
unidades de 10-9 C. Considere Q3 = -3 x 10-9 C.
Resolução: Para que aconteça o equilíbrio a força
resultante deve ser nula. Deve-se estudar as forças na
carga que não queremos determinar e que não é
conhecida, pois seu valor será cortado. Estudaremos as
forças atuando em Q2.
Q2 sofre duas forças, F12 e F32, feitas pelas cargas Q1 e Q3
Para que Q2 fique em equilíbrio essas forças devem se
anular, o que significa que seus módulos são iguais.
F12 = F32  K . Q1 . Q2 / (d12)2 = K . Q3 . Q2 / (d32)2
Q1 / (0,2)2 = Q3 / ( 0,1)2  Q1 = 0,04 . -3 x 10-9 / 0,01
Q1 = - 12 x 10-9  Resposta: 12
Eletrostática – Campo Elétrico
O campo elétrico é uma propriedade adquirida pelo espaço
próximo de um corpo carregado. Uma carga elétrica situada
em uma região com campo elétrico “sente” esse campo e é
atraída ou repelida pela carga geradora do campo.
O campo elétrico e a força elétrica tem o mesmo sentido.
Para calcular o campo produzido por uma carga Q coloca-se
outra carga q0, próxima a carga Q. Mede-se a força entre as
cargas e se divide por q.
E = Fel /q  Fel = E . q
Fel = E . q
Fel  Força elétrica.
E  Campo elétrico.
q  carga que sofre ação do campo.
Sendo assim o valor do campo elétrico é dado por:
E = K . |Q1 | / (d12)2
A unidade da campo elétrico é Newton/Coulomb (N/C)
Propriedades do campo elétrico
O campo elétrico pode ser avaliado pelas linhas de campo,
quanto mais linhas de campo maior o campo elétrico.
As linhas de campo saem das cargas positivas e entram nas
cargas negativas.
É possível criar uma região de campo elétrico uniforme, ou
seja, onde E não varia. Isso se obtém carregando com
cargas opostas duas placas condutoras planas e paralelas e
colocando-as a uma certa distância. As linhas de campo
saem das placas positivas e entram nas placas negativas.
Campo Elétrico Uniforme
Campo Elétrico – Exemplo
Nos vértices de um triângulo isósceles são fixadas três
cargas puntiformes iguais a Q1 = +1,0 x 10-6 C;
Q2 = - 2,0 x 10-6C; Q3 = +4,0 x 10-6 C.
O triângulo tem altura h = 3,0 mm e base D = 6,0 mm.
Determine o módulo do campo elétrico no ponto médio M,
da base, em unidades de 109 V/m (N/C).