Eletricidade e magnetismo - carga elétrica e eletrostática 1

Carga Elétrica e Eletrostática

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Conceito de carga elétrica● 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. ● Excesso de elétrons → carga negativa● Deficiência de elétrons → carga positiva

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Força Elétrica● 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=kQ1Q2

D2 [N ]

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Força Elétrica

● Q1 e Q

2 : cargas elétricas dos corpos envolvidos

[C] coulomb

● Constante [m/F] metro/faraday

●

● ● D: distância entre as cargas [m] metro

k= 140

0=8,854 x10−12F /mno vácuoouespaçolivre

k=9 x109m/F novácuoou espaçolivre

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Força Elétrica● 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 ElétricaExemplo

● Duas cargas pontuais, Q1=+37 nC e Q

2=+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=1−023−020−22=3,74

F=9⋅109⋅37⋅10−9⋅70⋅10−9

3,742 =1,66 N

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Força ElétricaExercício

● 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

● 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 .

Q1(-)

Q2(+)

F1

F2= -F1

∣F1∣=∣F 2∣=F=kQ1Q2

D2

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Campo Elétrico● 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.

Q1

Q2 = + 1C (carga de teste)Localizada no ponto(x,y,z)E(x,y,z)= F/(1C)

F=kQ 1⋅1CD2

E=kQ1

D2 [N /C ]ou [V /m ]: unidade prática

F

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Campo Elétrico● 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.

Q1(-)

E

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Campo ElétricoExercício

● 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.