Lista_fisica B

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Poder Executivo 
Ministério da Educação 
Universidade Federal do Amazonas 
Instituto de Ciências Exatas 
Departamento de Física 
FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL B 
LISTA DIRETORA 
–LEI DE COULOMB & CAMPO ELÉTRICO– 
Manaus, 15 de fevereiro de 2022. 
Prof. Dr. Antonio Carlos R. Bittencourt 
 
 
 
.Discente: Lariany Falcão de Lima Lopes - 21753926 
 
FUNDAMENTOS 
1) Cargas elétricas – Defina e/ou expresse o que se pede: 
a) Processos de eletrização: 
(i) Atrito – Ocorre entre dois corpos neutros de matérias diferentes, após se eletrizarem com 
cargas iguais e opostas. Não é dependete da dimensão e há conservação de cargas. 
(ii) Contato – Ocorre entre um corpo neutro e outro eletrizado, o corpo neutro carrega com 
carga do mesmo sinal do eletrizado. Quanto maior a dimensão do corpo, maior a sua carga 
e há conservação de carga. 
(iii) Indução – Ocorre entre um corpo carregado (indutor) e um corpo neutro (induzido), o 
induzido eletriza-se com carga de sinal oposto ao do indutor. 
b) Comportamento das cargas elétricas: nos materiais 
(i) Isolantes – Quando o material isolante está eletricamente carregado ele detêm as caragas 
em seu interior. Aguns materiais isolantes podem ser polarizados,portanto quando 
expostos a um forte campo elétrico externo, formam em seu interior um campo elétrico 
contrário, dificultando a formação de corrente elétrica. 
(ii) Condutores – Em um material condutor, a carga se distribui apenas na superficie do 
objeto, ou seja, quando o objeto estiver eletricamente carregado ou sob condução 
elétrica. 
c) Qual a diferença entre os materiais condutores e semicondutores. 
A diferenção esta no material semicondutor, que pode se comportar como um condutor ou como 
um isolante mediante as condições físicas. 
d) Estado elétrico: 
(i) Neutro – São corpos que apresentam a mesma quantidade de prótons e elétrons. 
(ii) Carregado – Quando um corpo possue uma quantidade do numero de prótons e elétrons 
diferente, nesse caso o corpo se encontra carregado ou eletrizado. 
(iii) O que vem a ser o aterramento elétrico? De maneira geral é um fio ligado diretamente a 
terra. Esse fio de aterramento é ligado no corpo de um equipamento de metal com a 
finalidadde de escoameento das cargas de fuga do sistema. 
 
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2) Lei de Coulomb – Defina e/ou expresse o que se pede: 
a) (i) força entre duas cargas puntiformes: 
Diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao 
quadrado da distância que as separa. 
𝐹 =
𝐾 |𝑄1 ∗ 𝑄2|
𝑑²
 
 (ii) sua validade. 
As cargas devem ter uma distribuição esfericamente simétrica; As cargas não devem se 
sobrepor; e as cargas devem ser estacionárias uma em relação à outra. 
(iii) valor da permissividade elétrica 𝜖0 e da constante de proporcionalidade elétrica 1/4𝜋𝜖0. 
𝜖0 = 8,85 ×
10−12𝐶2
𝑁2
 
𝐾 = 1
𝑑𝑦𝑛. 𝑐𝑚²
𝑢𝑒𝑠²
 (𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑐𝑔𝑠) 
𝐾 = 9 ∗ 109
𝑁. 𝑚2
𝐶2
(𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 
𝐾 =
1
4𝜋ℰ0
(𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙) 
(iv) O significa usar 𝜖0 na lei de Coulomb e o que forçaria substituí-lo por outra permissividade 
elétrica? 
O 𝜖0 na lei de Coulomb é a constante de permissividade do vácuo, que é a capacidade de um 
campo elétrico permear o vácuo. Essa constante relaciona as unidades de carga elétrica a 
quantidades mecânicas, como comprimento e força. E o que forçaria a mudar para outra 
permissividade elétrica seria temperatura e outras propriedades físicas dos materiais. 
b) Princípio da Superposição: Força sobre uma carga de prova 𝑞0 (> 0) devido a ação de 𝑁 cargas 
puntiformes e de uma distribuição contínua de cargas. Obs: usar notação vetorial. (#) 
 
 
 
Carga Puntiforme Q > 0 as linhas de força nascem nas cargas positivas. 
3) Campo elétrico – Defina e/ou expresse o que se pede: 
a) Campo elétrico: coulombiano. 
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Um campo coulombiano é quando as forças do campo obedecem a equação de Coulomb: 
𝐹 = ±
1
𝜀
 
𝑄1. 𝑄2
𝑑2
 
As forças que se exercem entre duas partículas 1 e 2 colocadas no campo, exercem-se segundo a 
reta determinada pelas partículas: 
 
 
Essas forças que se exercem entre duas partículas tem igual módulo, mas sentidos opostos. Por 
isso, se uma for representada por �⃗�, a outra deverá ser representada por −�⃗� . 
b) Campo elétrico: produzido por uma carga puntiforme. 
Uma carga elétrica puntiforme é um corpo eletrizado, onde podemos desprezar as dimensões se 
considerarmos a distância que separa um corpo do outro. 
c) Princípio da Superposição: Campo elétrico atuando em um certo ponto do espaço devido à 
presença de 𝑁 cargas puntiformes e de uma distribuição contínua de cargas. Obs: usar notação 
vetorial. 
 
 
 
 
 
 
𝐸𝑅⃗⃗ ⃗⃗⃗ = 𝐸𝑂1⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗ + 𝐸𝑂2⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗ + 𝐸𝑜3⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗⃗ + ⋯ + 𝐸𝑂𝑁⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ 
4) Campo elétrico: distribuição discreta de cargas – Defina e/ou expresse o que se pede: 
a) Dipolo elétrico: campo elétrico atuando tanto (i) em um ponto próximo do dipolo elétrico, 
como(ii) em um ponto localizado no plano que é mediatriz do segmento que une as cargas 
do dipolo, mas bem longe do mesmo (aproximação do dipolo pontual). Obs: usar notação 
vetorial. (#) 
 
�⃗� 
 + 𝑞𝑜 
 𝑞1 
 𝑞2 
 𝑞3 
 𝑞𝑁 
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DEMONSTRAÇÕES 
b) (i) Determine o Campo Elétrico de um dipolo elétrico num ponto r (y,z) distante do centro do 
dipolo ;(b) analise a situação quando a separação do dipolo d<< r 
c) Determine o campo elétrico no centro de um cubo de aresta a. com cargas q, q, -q, -q, -q, -q,- q, e 
q 
d) Considere um quadrado de lado a com cargas , q, -q, -q, -q, nos vértices. Determine a) A energia 
Potencial do sistema; b) O potencial elétrico no centro do quadrado c) Se q = 2μC e a=4 cm 
determine o módulo, direção e sentido da força elétrica resultante sobre uma carga qo= -4μC 
colocada no centro de um quadrado 
e) Considere um triâgulo equilátero de lado a com cargas q, q, -q nos vértices. Determine a Energia 
potencial do sistema e o potencial elétrico no centro do triângulo. 
f) Mostre que num metal isolado o excesso de carga fica sobre a superficie externa do metal. 
g) Determine pela Lei de Gauss o Campo elétrico para as seguintes configurações : i) Uma esfera oca 
de raio interno a e raio externo b e carga total q para r> b e a <r < b ii) Um cilindro oco de raio 
interno a e raio externo b e carga total q para r> b e a <r < b 
h) Determine a Capacitância de um capacitor cilíndrico e esférico