Eletromagnetismo - Tesla Concursos

Eletromagnetismo
Carga elétrica
Definição
A carga é uma propriedade intrínseca das partículas que constituem
a matéria.
Definição
Materiais cuja carga negativa pode se mover com certa facilidade
são chamados de materiais condutores.
condutividade
Siemens/metro
resistividade
Resistividade de alguns materiais
material
Resistividade ρ (Ω.m)
Prata
1,6×10-8
Cobre
1,7×10-8
Alumínio
Nicromo
2,8×10-8
1,1×10-6
Água potável
vidro
5×10-3
1014
Ohms, Ω
Exemplo
Exemplo
Questão 9. apostila p. 69 2ª. Ed.
O material utilizado em enrolamentos de motores elétricos que
melhor conduz a eletricidade é o:
a) cobre.
b) aço.
c) bronze.
d) alumínio.
e) latão.
Alternativa a
Força elétrica
(lei de Coulomb)
Definição
Onde εo é a constante
dielétrica que possui um valor
de 8,85 10-12 F/m para o
vácuo. A constante k é:
Campo elétrico
Definição
Exemplo
Exemplo
A Lei de Coulomb enuncia que a intensidade da força de ação mútua entre
duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto das cargas
envolvidas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as
separa. Assim,
em que k é a constante eletrostática. No Sistema Internacional (SI), a
unidade adequada para a constante eletrostática é:
Exemplo
Solução:
Alternativa C.
Exemplo
Exemplo
Duas cargas puntiformes Q1 e Q2 ambas com cargas elétricas iguais a
+4μC, estão fixas nos pontos A e B, como ilustrado na figura acima. A
constante eletrostática local vale 9.109 (N.m²)/C². A intensidade da força
elétrica resultante devido exclusivamente às ações das cargas Q1 e Q2, em
newtons, sobre uma terceira carga puntiforme Q3 = -1 μC, colocada no
ponto P, é
a)
b)
c)
d)
e)
Exemplo
Solução:
Para resolver esse exercício necessitaremos de cálculo vetorial e também
aplicar o conceito de força elétrica. Dadas as cargas:
Q1 = +4C
Q2 = +4C
Q3 = -1C
k = 9 x 109 N.m2/C2
Como Q3 possui carga negativa, enquanto Q1 e Q2 possuem carga positiva,
forças de atração são geradas, e teremos as seguintes forças atuando em
Q3:
Exemplo
Assim, a força elétrica resultante será
Exemplo
Lembrando que:
E usando a Lei de Coulomb:
Portanto:
Alternativa B.
Exemplo
Exemplo
Num ponto de um campo elétrico, o vetor campo elétrico tem direção
vertical, sentido para baixo e intensidade igual a 5.103 N/C. Coloca-se,
nesse ponto, uma pequena esfera de massa 2.10-4 kg e eletrizada com
carga desconhecida. Sabendo que a pequena esfera fica em equilíbrio,
determine:
a) a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua na carga.
b) o valor da carga.
Exemplo
Solução:
a) Como a carga se encontra em equilíbrio dentro do campo elétrico, e
sabendo-se que a força peso também atua sobre a carga, conclui-se que a
força elétrica atua no sentido contrário ao do campo. Então, a força elétrica
atuante na carga tem direção vertical e sentido para cima. Sabe-se que a
intensidade da força elétrica é dada por:
Exemplo
b) Como a esfera possui massa, e ela se encontra em equilíbrio, podemos
afirmar que a força elétrica atuante sobre ela se iguala à força peso da
mesma. E dado que a força atua no sentido contrário ao campo, conclui-se
que a esfera possui carga negativa. Logo:
Potencial elétrico
Definição
Definição de potencial elético
Trabalho/carga
F = q.E
ΔV = - E.Δx
Joule/coulomb = volt
E constante
Potencial criado por uma partícula carregada
Exemplo
Exemplo
Petrobrás 2012 - Engenheiro do Petróleo
Exemplo
Solução: E é constante (gráfico é uma reta)
ΔV = - E.Δx
Vf – Vi = -E.(xf – xi)
-10 – 10 = -E.(0,04 – 0)
E = 500 N/C
Alternativa E
Exemplo
Exemplo
Petrobras 2010 Engenheiro do petróleo jr
36) A figura acima ilustra três
superfícies equipotenciais de um
campo elétrico uniforme. Essas
superfícies são paralelas. A e B são
pontos no interior desse campo. O
potencial, em volts, no ponto B vale
22,5
30,0
37,5
45,0
52,5
Exemplo
Campo elétrico uniforme:
ΔV = E. Δx
E = (90 – 15) / 0,10
E = 750 V/m
De A para B:
ΔV = E. Δx
ΔV = 750.0,04 = 30 V
ΔV = VB – VA
30 = VB - 15
VB = 45 V
Alternativa D
Força magnética
Definição
Partícula com carga q e velocidade v
Fio reto de comprimento L, transportando corrente i
Campo magnético
Definição
Pode ser gerado por:
• cargas elétricas em movimento;
• campos elétricos que variam com o tempo;
• pelo campo magnético intrínseco das partículas elementares, associado
com o spin da mesma.
Definição
Definição
Definição
Para ϕ = 90o
Exemplo
Exemplo
Petrobrás 2008
Engenheiro de Petróleo
Uma partícula de massa m e carga positiva q penetra obliquamente em um
campo magnético uniforme de intensidade B, com velocidade constante em
módulo v. Os vetores e
formam um ângulo agudo θ. Considerando-se
todas as grandezas no Sistema Internacional, a trajetória descrita pela
partícula é uma hélice cilíndrica de raio igual a:
Exemplo
Solução:
A força magnética é a única força que age sobre a partícula, e
perpendicularmente à velocidade, pois
Portanto, esta força é a mesma que a resultante centrípeta. A intensidade
da força magnética é dada por:
Exemplo
E como a componente de velocidade perpendicular ao campo é:
A força centrípeta pode ser escrita como:
Exemplo
Então:
Alternativa A.