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Os Fundamentos das Grandezas Elétricas A necessidade do ser humano de compreender o ambiente que o cerca e explicar os fenômenos naturais é a gênese da Física. Entre cargas elétricas de sinais opostos ocorre atração e entre cargas elétricas de mesmo sinal, repulsão. Lei de Coulomb (I) Lei de Coulomb A intensidade da força de ação mútua entre duas cargas elétricas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. k: constante eletrostática do meio onde estão as cargas. No vácuo: Animação: Eletrostática - Lei de Coulomb Clique aqui Animação: Gráfico - Força x distância Clique aqui Interaja com a animação: clique na esfera 2 afaste e aproxime da esfera 1. Exercícios básicos Exercício 1: Duas partículas igualmente eletrizadas estão separadas pela distância de 20 cm. A força eletrostática com que elas interagem tem intensidade de 3,6 N. O meio é o vácuo (k0 = 9.109 N.m2/C2). a) Entre as partículas ocorre atração ou repulsão? b) Qual é o valor da carga elétrica de cada partícula? c) Sendo 1,6.10-19 C a carga elétrica elementar (carga elétrica do próton que em módulo é igual à carga elétrica do elétron), qual é o número de elétrons (em excesso ou em falta) que constitui a carga elétrica de cada partícula? Resolução: clique aqui Exercício 2: Duas partículas eletrizadas com cargas elétricas Q1 e Q2, separadas pela distância d, atraem-se com uma força eletrostática de intensidade F. O meio é o vácuo. Determine em função de F a intensidade da força eletrostática de interação entre as partículas, nos casos: a) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e dobra-se a distância entre as partículas. b) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e triplica-se a distância entre as partículas. c) Mantém-se a distância d e duplicam-se os valores das cargas elétricas das partículas. d) Duplicam-se os valores das cargas elétricas das partículas e a distância d entre elas. Resolução: clique aqui x Exercício 3: Considere três partículas igualmente eletrizadas, cada uma com carga elétrica Q e fixas nos pontos A, B e C. Entre A e B a força eletrostática de repulsão tem intensidade 8,0.10-2 N. Qual é a intensidade da força eletrostática resultante das ações de A e C sobre B? Resolução: clique aqui Exercício 4: Duas pequenas esferas metálicas idênticas estão eletrizadas com cargas elétricas +Q e –3Q. Situadas a uma distância d, as esferas atraem-se com uma força eletrostática de intensidade F = 9,0.10-2 N. As esferas são colocadas em contato e depois de alguns instantes são recolocadas em suas posições originais. Qual é a nova intensidade da força de interação eletrostática entre as esferas. Esta nova força é de atração ou de repulsão? Resolução: clique aqui Exercício 5: Uma pequena esfera A, eletrizada com carga elétrica Q = 10-8 C, está fixa num ponto O. Outra pequena esfera eletrizada, B, com mesma carga elétrica e de massa 1 mg (miligrama) é colocada na vertical que passa pelo ponto O e acima deste ponto. Observa-se que B fica em equilíbrio. Determine a distância entre A e B. Dados: k0 = 9.109 N.m2/C2; g = 10 m/s2 Resolução: clique aqui Exercícios de Revisão Revisão/Ex 1: (VUNESP) Dois corpos pontuais em repouso, separados por certa distância e carregados eletricamente com cargas de sinais iguais, repelem-se de acordo com a Lei de Coulomb. a) Se a quantidade de carga de um dos corpos for triplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? b) Se forem mantidas as cargas iniciais, mas a distância entre os corpos for duplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? Resolução: clique aqui Revisão/Ex 2: (UFPB) O gráfico abaixo representa o módulo da força com que duas cargas pontuais q1 e q2 se repelem, em função da distância d entre elas. Usando a Lei de Coulomb, determine o valor: a) de F1 b) do produto q1.q2 É dada a constante eletrostática do vácuo: k0 = 9.109 N.m2/C2 Resolução: clique aqui Revisão/Ex 3: (Uespi) Duas pequenas esferas condutoras idênticas, separadas por uma distância L, possuem inicialmente cargas elétricas iguais a +q e +3q. Tais esferas são colocadas em contato e, após o estabelecimento do equilíbrio eletrostático, são separadas por uma distância 2L. Nas duas situações, todo o sistema está imerso no vácuo. Considerando tais circunstâncias, qual é a razão Fantes/Fdepois entre os módulos das forças elétricas entre as esferas antes e depois delas serem colocadas em contato. a) 3/4 d) 3 b) 3/2 e) 6 c) 2 Resolução: clique aqui Revisão/Ex 4: (U.Mackenzie-SP) Em um determinado instante, dois corpos de pequenas dimensões estão eletricamente neutros e localizados no ar. Por certo processo de eletrização, cerca de 5 . 1013 elétrons “passaram” de um corpo a outro. Feito isto, ao serem afastados entre si de uma distância de 1,0 cm, haverá entre eles: a) uma repulsão eletrostática mútua, de intensidade 5, 76 kN. b) uma repulsão eletrostática mútua, de intensidade 7,2 . 105 kN. c) uma interação eletrostática mútua desprezível, impossível de ser determinada. d) uma atração eletrostática mútua, de intensidade 7,2 . 105 kN. e) uma atração eletrostática mútua, de intensidade 5, 76 kN. Dados: Resolução: clique aqui Revisão/Ex 5: (UDESC) Duas cargas puntiformes +4q e +q estão dispostas ao longo de uma linha reta horizontal e separadas por uma distãncia d. Em que posição x, ao longo da linha horizontal, e em relação à carga +4q deve-se localizar uma terceira carga +q a fim de que esta adquira uma aceleração nula. a. ( ) 2d/3 b. ( ) 3d/2 c. ( ) 5d/4 d. ( ) d/3 e. ( ) 3d/4 image4.png image5.png image6.png image7.png image1.png image2.png image3.png
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