Carga Elétrica e Eletrostática

Carga Elétrica e Eletrostática
Eletricidade e magnetismo - carga elétrica e eletrostática
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Conceito de carga elétrica
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A carga elétrica está associada às partículas
atômicas prótons e elétrons, que são as
menores partículas que apresentam carga
(positiva e negativa respectivamente)
A carga elétrica de um corpo qualquer é,
portanto, a diferença líquida ou o desequilíbrio
entre prótons e elétrons.
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Excesso de elétrons → carga negativa
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Deficiência de elétrons → carga positiva
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Força Elétrica
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Entre dois corpos quaisquer carregados
eletricamente há uma Força Elétrica, que pode
ser verificada através de experiências simples
de eletrização.
A intensidade dessa força é dada por:
F =k
Q1 Q2
D
2
[N ]
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Força Elétrica
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Q1 e Q2 : cargas elétricas dos corpos envolvidos
[C] coulomb
Constante
1
k=
4 0
[m/F] metro/faraday
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0=8,854 x 10−12 F / mno vácuo ou espaço livre
●
k =9 x 10 9 m/ F no vácuo ou espaço livre
●
D: distância entre as cargas [m] metro
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Força Elétrica
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A força elétrica é de atração quando as duas cargas
tem sinais iguais e de repulsão quando tem sinais
diferentes
A força elétrica é inversamente proporcional ao
quadrado da distância, como a força gravitacional
A força elétrica é muito elevada, não notamos seus
efeitos porque normalmente os corpos estão neutros
eletricamente ou com cargas muito pequenas.
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Força Elétrica
Exemplo
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Duas cargas pontuais, Q1=+37 nC e Q2=+70 nC, estão
localizadas nos pontos (1,3,0) m e (0,0,2) m
respectivamente no espaço livre. Encontre a
intensidade da força elétrica entre essas cargas.
A distância entre as cargas é dada por:
D=  1−023−020−22 =3,74
9
−9
−9
9⋅10 ⋅37⋅10 ⋅70⋅10
F=
=1,66  N
2
3,74
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Força Elétrica
Exercício
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Duas cargas pontuais, Q1= +3 x 10-4 C no ponto
(1,2,3) m e Q2=-10-4 C, no ponto (2,0,5) m estão no
espaço livre. Encontre a intensidade da força elétrica
entre essas cargas.
Resposta: F = 30 N
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Força Elétrica
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A direção e o sentido da força elétrica são determinados da seguinte
forma: a direção é a da reta que une os dois centros das cargas; o
sentido é de atração quando as cargas tem sinais opostos (figura
abaixo) e de repulsão se as cargas tem o mesmo sinal.
Vetorialmente, forças de mesma intensidade e sentidos opostos
agem nas duas cargas .
F2= -F1
Q2(+)
Q1(-)
F1
∣F 1∣=∣F 2∣=F =k
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Q 1 Q2
D2
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Campo Elétrico
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Campo elétrico é definido simplesmente como o campo de forças
gerado no espaço por uma carga elétrica sobre uma carga elétrica
unitária positiva (carga de teste). Se a carga Q1 do exemplo anterior
for a carga geradora de campo e a carga Q2 for a carga de teste
(+1C), a força elétrica em na carga de teste dividida por 1 C é igual ao
Campo Elétrico [N/C] na posição do espaço em que essa carga se
encontra.
Q2 = + 1C (carga de teste)
Localizada no ponto(x,y,z)
E(x,y,z)= F/(1C)
F
Q1
F =k
E=k
Q1
D
2
Q 1⋅1C
D2
[ N /C ]ou [V / m]: unidade prática
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Campo Elétrico
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Variando a posição da carga de teste podemos mapear o campo
elétrico ao redor da carga fonte. A figura abaixo indica as linhas de
campo de uma carga pontual negativa.
E
Q1(-)
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Campo Elétrico
Exercício
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Calcule o campo elétrico gerado por uma carga pontual a uma
distância de 10 m, sabendo que essa carga é de -1 μC. Faça um
desenho esquematizando a direção e o sentido desse campo
elétrico.
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