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Física Geral e Experimental III Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti
Instituto Tecnológico do Sudoeste PaulistaFaculdade de Engenharia Elétrica – FEEBacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 6 Lei de Gauss, Fluxo Elétrico e Condutores
IPAUSSU-SP2012
Lei de GaussRelaciona os campos elétricos nos pontos de uma superfície gaussiana
(imaginária) à carga total envolvida pela superfície.
envolvidao q.
Problema: Como determinar o valor de uma carga ou conjunto de cargas, sabendo o valor do fluxo elétrico criados por esta(s) cargas?
Lei de Gauss
2
212
.10.85,8
mN
Co
Lei de Gauss
envolvidao q.
Lei de Gauss
envolvidao qAdE
AdE
.
:Como
Utilidade da Lei de Gauss: Se você conhece as características do campo elétrico de uma carga ou conjunto de cargas, é possível determinar a intensidade da carga total que cria tal campo elétrico.
Exemplos1. Halliday (p.57) A figura mostra cinco pedaços de plástico
eletricamente carregados e uma moeda neutra. A figura mostra também uma superfície gaussiana S vista de perfil. Qual é o fluxo elétrico que atravessa a superfície S se
?1,3 e
9,5
1,3
3
52
41
nCq
nCqq
nCqq
C
mN
qenvolvidao
2
12
999
99912
.7,666
10.85,8
10.1,310.9,510.1,3
10.1,310.9,510.1,3.10.85,8
.
Exemplos2. Halliday (p.55, 57) Qual é a carga total envolvida por um cubo de aresta 2m com
vértices A(1,0,0);B(3,0,0);C(3,0,2);D(3,2,2), submetido a um campo elétrico não uniforme da por CNjixE /).4.3(
Face direita:O vetor área A é sempre perpendicular à superfície e sempre aponta para fora. Assim, na face direita, o vetor dA aponta no sentido positivo do eixo x, assim:
idAAd
idA
C
mN
dAdA
dAx
dAdAx
jidAiidAx
idAjidAix
idAjix
AdE
DIREITA
DIREITA
DIREITA
DIREITA
DIREITA
DIREITA
DIREITA
DIREITA
DIREITA
2.36
4.9
9.3.3
:direita face a toda
para )(constante 3m xComo
.3
)0..4()1..3(
)..4()...3(
).4().3(
)43(
de Cálculo
. envolvidao q
Exemplos2. Halliday (p.55) Continuação...
Face esquerda:O vetor área A é sempre perpendicular à superfície e sempre aponta para fora. Assim, na face esquerda, o vetor dA aponta no sentido negativo do eixo x, assim:
idAAd
idA
C
mN
dAdA
dAx
dAdAx
jidAiidAx
idAjidAix
idAjix
AdE
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
ESQUERDA
2.12
4.3
3.1.3
:esquerda facea toda
para )(constante 1mx Como
.3
)0..4()1..3(
)..4()...3(
).4().3(
)()43(
Exemplos2. Halliday (p.55) Continuação...
Face inferior:O vetor área A é sempre perpendicular à superfície e sempre aponta para fora. Assim, na face inferior, o vetor dA aponta no sentido negativo do eixo y, assim:
jdAAd
jdA
C
mN
dA
dAdAx
jjdAjidAx
jdAjjdAix
jdAjix
AdE
INFERIOR
INFERIOR
INFERIOR
INFERIOR
INFERIOR
INFERIOR
INFERIOR
INFERIOR
2.16
4.4
.4
)1..4()0..3(
)..4()...3(
).4().3(
)()43(
Exemplos2. Halliday (p.55) Continuação...
Face superior:O vetor área A é sempre perpendicular à superfície e sempre aponta para fora. Assim, na face superior, o vetor dA aponta no sentido positivo do eixo y, assim:
jdAAd
jdA
C
mN
dA
dA
dAdAx
jjdAjidAx
jdAjjdAix
jdAjix
AdE
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
SUPERIOR
2.16
4.4
4
.4
)1..4()0..3(
)..4()...3(
).4().3(
)()43(
Exemplos2. Halliday (p.55) Continuação...
Face frontal:O vetor área A é sempre perpendicular à superfície e sempre aponta para fora. Assim, na face superior, o vetor dA aponta no sentido positivo do eixo z, assim:
kdAAd
kdA
0
)0..4()0..3(
)..4()...3(
).4().3(
)()43(
FRONTAL
FRONTAL
FRONTAL
FRONTAL
FRONTAL
FRONTAL
dAdAx
kjdAkidAx
kdAjkdAix
kdAjix
AdE
Exemplos2. Halliday (p.55) Continuação...
Face traseira:O vetor área A é sempre perpendicular à superfície e sempre aponta para fora. Assim, na face superior, o vetor dA aponta no sentido negativo do eixo z, assim:
kdAAd
kdA
0
)0..4()0..3(
)..4()...3(
).4().3(
)()43(
TRASEIRA
TRASEIRA
TRASEIRA
TRASEIRA
TRASEIRA
TRASEIRA
dAdAx
kjdAkidAx
kdAjkdAix
kdAjix
AdE
Cq
q
q
C
mN
envolvida
envolvida
envolvida
TOTAL
TOTAL
TRAFROINFSUPESQDIRTOTAL
10
12
o
2
10.124,2
24.10.85,8
.
Gauss de Lei a Aplicando
.24
0016161236
:Concluindo
Problemas Propostos1. Halliday (p.69) Uma carga pontual de 1,8C está no
centro de uma superfície gaussiana de 55cm de aresta. Qual é o fluxo através da superfície?R: 2,03.105N.m2/C
2. Qual é a carga total envolvida por um cubo com vértices A(0,0,0); B(3,0,0); C(3,0,3); D(3,3,3), submetido a um campo elétrico não uniforme da por
R: 4,78.10-10CCNkzjyixE /).5.4.3(
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