Aula 02

Força elétrica e campo elétricoMódulo FE.02 (página 59 à 61) Apostila 1

➢ Interações

➢ Campo elétrico

➢ Linhas de força

➢ Campo elétrico uniforme

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

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

A força é calculada pela expressão:

F = (k . |Q1| . |Q

2|) / r2

1 Interações

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

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

Diagrama

1 Interações

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

Um exemplo é a Terra e a Lua:

2 Campo Elétrico

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

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

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

Campo elétrico de uma carga puntiforme

Podemos determinar o vetor campo elétrico em um ponto P do espaço:

2 Campo Elétrico

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

Distribuição de cargas elétricas

Dado o sistema de cargas elétricas:

2 Campo Elétrico

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

3 Linhas de força

3 Linhas de força

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

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

4 Campo elétrico uniforme

Exercícios