Fisica iii - Aula 01 - Carga Elétrica

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Aula 01
Carga elétrica
Fundação Técnico Educacional Souza Marques
Física III
Prof. Elon Martins de Sá
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1. Eletrização
Figura 1
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2. Carga elétrica
É a medida do estado de eletrização de um corpo. Para se definir opera-
cionalmente a carga de um corpo, adota-se o seguinte procedimento:
Escolhe-se, arbitrariamente, um corpo Q carregado e, a uma distância d,
coloca-se a carga q. Mede-se, então a força F exercida sobre q. Em seguida
coloca-se outra carga q’ à mesma distância de Q e mede-se a força F’. 
Define-se os valores das cargas q e q’ como proporcionais a F e F’, isto é,
F
F
q
q
′
=
′
Atribuindo-se um valor unitário à carga q’, pode-se determinar o valor de q
5
6
3. Lei da Conservação da Carga Elétrica
Num sistema físico isolado a soma algébrica das
cargas elétricas contidas no sistema é constante.
4. A Quantização da Carga Elétrica
Na natureza a carga elétrica de qualquer sistema apresenta-se
sempre como um múltiplo de uma quantidade invariante chamada
carga elementar (e) cujo valor é, aproximadamente,
e = 1,6 x 10-19 C.
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5. Aplicação: Impressora a laser
Figura 2
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6. Estrutura atômica
Figura 3
9
Figura 4
10
Figura 5
11
Figura 6
7. Eletrização por contato
12
Figura 7
8. Eletrização por indução
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9. Forças elétricas sobre objetos isolantes 
neutros
Figura 8
14
Figura 9
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Teste sua compreensão
Considere duas esferas metálicas leves penduradas em um fio de
náilon. Uma das esferas possui carga negativa líquida, enquanto a
outra não possui carga líquida. (a) Quando as esferas estão próxi-
mas, mas não se tocam, elas (i) se atraem, (ii) se repelem ou 
(iii) não exercem nenhuma força mútua ? (b) Caso as esferas se
toquem, elas (i) se atraem, (ii) se repelem ou (iii) não exercem
nenhuma força mútua ?
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O módulo da força elétrica entre duas cargas puntiformes é
diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente
proporcional ao quadrado da distância entre elas.
10. A Lei de Coulomb (Charles Augustin 
Coulomb, 1736-1806)
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21
r
qqk
F = (1)
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Figura 10
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11. Constantes elétricas fundamentais
229229 CmN10988,8CmN10987551787,8 ⋅×≅⋅×=k
C10)14(60217653,1 19−×=e
2212
0 mNC10854,8 ⋅×= −ε
Constante eletrostática
Permissividade elétrica do vácuo
Carga do elétron
Relação entre k e ε0
04
1
piε
=k
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Ex. 1: Força elétrica x Força gravitacional
Uma partícula α (‘alfa’) é o núcleo do átomo de hélio. Ela possui 
Massa m = 6,64 x 10-27 kg e carga q = + 2e = 3,2 x 10-19C.
Compare a força de repulsão entre duas partículas α com a força
de atração gravitacional entre elas.
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Figura 11
Resolução
Etapa 1: Identificação
Etapa 2: Preparação
2
21
04
1
r
qq
Fe piε
=
2
2
r
mGFg =
Lei de Coulomb:
Lei da Gravitação Universal:
qqq == 21
Igualdade das
cargas:
21
Etapa 3: Execução
( )227-
219
2211-
229
2
2
0 kg106,64
)C102,3(
kgmN106,67
CmN100,9
4
1
×
×
⋅×
⋅×
==
−
m
q
GF
F
g
e
piε
35101,3 ×=
Etapa 4: Avaliação
Nesta situação a força gravitacional é desprezível em comparação
com a força elétrica. Isto ocorre sempre nas interações entre
partículas atômicas e subatômicas. Entretanto, para corpos muito
massivos, em geral acontece o inverso, ou seja, nestes casos a
força elétrica é muito menor do que a força gravitacional.
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12. Superposição de forças
O problema fundamental da eletrostática é: Dado um conjuntoO problema fundamental da eletrostática é: Dado um conjunto
de cargas elétricas, de cargas elétricas, qq11,, qq22,, qq33,, . . . . . . qqNN ((cargas fontescargas fontes);); que força que força 
total exercem em outra carga, total exercem em outra carga, QQ ((carga de provacarga de prova)? )? 
A solução deste problema é dada pelo A solução deste problema é dada pelo princípio da superposição princípio da superposição 
das forçasdas forças, o qual diz que a força resultante é igual à soma vetorial , o qual diz que a força resultante é igual à soma vetorial 
das forças individuais das cargas “fonte” sobre a carga de provadas forças individuais das cargas “fonte” sobre a carga de prova..
∑
=
=++++=
N
i
iNR FFFFFF
1
321 ...
rrrrrr
Figura 12