FI092-20162S-2016-10-19-aula-18

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Aula – 18 - Eletromagnetismo 
Física – FI 092 
2o semestre, 2016 
 
1- Introdução ao Eletromagnetismo 
2- Cargas elétricas: Condutores e Isolantes 
3- Força eletrostática - Lei de Coulomb 
 4- Campo Elétrico 
5- Exemplos e Problemas 
 
Origem do Eletromagnetismo 
• Filósofos da Antiguidade conheciam que ao se esfregar um pedaço de 
Âmbar ele passava a atrair pedaços de palha. Também há registros sobre a 
observação de que certos minerais atraiam pedaços de ferro. 
 
• A palavra eléctron descende da palavra grega que significa âmbar. 
 
•Eletromagnetismo – ciência que estuda combinações de fenômenos elétricos 
e magnéticos. 
Oersted – Faraday – Maxwell 
A Carga Elétrica 
• A carga elétrica é uma propriedade intrínseca 
de partículas fundamentais que compõe a 
matéria. 
 
• Há dois tipos distintos de cargas elétricas: 
positivas e negativas. A matéria neutra possue 
quantidade iguais de cargas positivas e negativas. 
Quando ocorre um desequilíbrio entre a 
quantidade destas cargas, o matéria possua uma 
carga líquida e depois que está carregada. 
 
•Notá-se que objetos carregados exercem 
forças uns sobre os outros. 
 
 Cargas com o mesmo sinal elétrico se 
repelem e com sinais elétricos contrários 
se atraem. 
A Carga Elementar 
• A carga elétrica de corpo é igual a um número 
inteiro vezes a quantidade e = 1,60 x 10-19 C 
(Coulomb) é conhecida como carga elementar. 
O Experimento de Millikan 
Quantização da Carga 
Exemplo 1: Quantos elétrons teriam que ser retirados de uma 
moeda para deixá-la com uma carga de + 1.0 X 10-7 C ? 
elétrons 1025,6
1060,1.100,1
11
197
Xn
XnX

 
Condutores e Isolantes 
• Quanto a suas propriedades elétricas os materiais podem ser divididos em: 
- Condutores 
- Isolantes 
- Semicondutores 
- Supercondutores. 
 
• Um condutor permite que as cargas elétricas são movam através dele. 
Em outras palavras, um condutor possue cargas são livres. 
 
• Um isolante não possue cargas livres, as cargas se movimentam muito 
pouco no interior do material, e quando incorporadas permanecen no local. 
Condutores e Isolantes 
• Quanto a suas propriedades elétricas os materiais podem ser divididos em: 
- Condutores 
- Isolantes 
- Semicondutores 
- Supercondutores. 
 
Semicondutores: Dispositivos eletrônicos a base de Ge ou Si. Estão entre os 
Condutores e isolantes possuindo um número reduzido de “cargas livres”. 
 
Supercondutores: Apresentam resitência zero abaixo de uma temperatura 
crítica 
Fios supercondutores 
podem conduzir corrente 
sem dissipar energia. 
Processos de Eletrização 
• Eletrização por atrito: Quando um bastão de vidro é esfregado com seda, 
o vidro perde alguns elétrons e se torna ligeiramente carregado posistivamente. 
Funciona para um condutor? 
 
• Eletrização por indução: carregando um esfera metálica. 
Conservação da Carga 
Aniquilação: Um elétron mais um pósitron se 
aniquilam emitindo raios gama 
Na eletrização por atrito um corpo 
transfere carga para o outro de tal 
forma que a carga total do sistema 
continua a mesma: q+ = q- e q++q- = 0 
Produção de pares: Um par elétron-pósitron 
é formado a partir da radiação gama. 
Fotografia de uma câmara de bolhas mostrando o 
processo da formação de pares. 
Força Eletrostática - Lei de Coulomb 
+ 
- 
rr ˆ
+ 
rr ˆ
r
r
qq
KF ˆ
.
2
21

229
0
/N.m 1099,8
4
1
CXK 

K é a constante eletrostática e 0 é a 
permissividade elétrica no vácuo. 
2212
0 ./C 1085,8 mNX

Força Eletrostática - Lei de Coulomb 
Exemplo 1: 
q1 = 1,6 x 10-19 C 
q2 = -3,2 x 10-19 C 
L = 0.04 m 
Calcule a força eletrostática que atua nas partículas 1 e 2? 
r
r
qq
KF ˆ
.
2
21

NX
XX
X
L
qq
KF 25
2
1919
9
2
21 1088,2
04.0
)102,3)(106,1(
1099,8
. 


xXF ˆ1088,2 2512


F12 F12 
xXF ˆ1088,2 2521


Exemplo 2 
Exemplo 2 
Princípio da superposição – Soma de vetores 
+ 
- 
r̂
+ 
r̂
?q em 1RF

A solução do problema é 
simplesmente resolver uma 
soma vetorial! 
 
1615141312 FFFFF 

RF
Força Eletróstatica de cascas esféricas carregadas 
Uma casca uniformente carregada atrai 
ou repele uma partícula carregada que 
está fora da casca como se toda a carga 
da casca estivesse concentrada no seu 
centro. 
+ 
- 
r
+ 
+ 
+ + + + 
+ 
+ + + + + 
q1 
+ + + 
- 
+ 
+ 
+ 
+ + 
+ + 
+ 
+ 
+ 
q1 
Se uma carregada estiver localizada no 
interior de uma casca uniformente 
carregada não haverá nenhuma força 
eletróstatica resultante sobre a párticula. 
Exemplo 3 
Exemplo 3 
O Campo Elétrico 
 Como uma carga age sobre a outra a distância? 
V/m)ou /C(N
q
F
E



“A carga q- produz um campo elétrico E em uma 
região espaço. Quando a carga de prova q+ penetra 
nesta região uma força elétrica atua sobre ela “