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Aula 04 – Campos Elétricos de Distribuições Contínuas de Carga Professor: Hugo Rodrigues Vieira Disciplina: Eletricidade e Magnetismo Curso: Engenharia Elétrica • Superfície de Carga Considere uma lâmina infinita de carga, no plano xy com densidade uniforme de carga ƿs. A carga associada a uma área elementar dS é dada por: dQ = ƿs dS Logo podemos definir a contribuição elementar de cada elemento de carga sobre uma superfície por: Conforme figura abaixo podemos verificar a simetria de cargas, para cada elemento 1 existe um elemento correspondente 2 cuja contribuição ao longo de aƿ se cancela com a contribuição do elemento 1. Dessa forma, as contribuições para Eƿ se cancelam e E passa a ter só componente ao longo de z. Generalizando para uma lâmina infinita de cargas em algum plano, o campo E é dado por: Onde an é um vetor unitário normal a lâmina. • Exemplo 4.1: Uma lâmina finita 0≤x≤1; 0≤y≤1, sobre o plano z=0, tem uma densidade de carga dada por 𝜌𝑠 = 𝑥𝑦 [ 𝑛𝐶 𝑚2 ] . Determine a carga total nessa lâmina. • Exemplo 4.2: Uma placa quadrada descrita por 0≤x≤4; 0≤y≤4; z=0 está carregada com 𝜌𝑠 = 12. 𝑦. [ 𝑚𝐶 𝑚2 ] . Determine a carga total na placa. • Exemplo 4.3: De acordo com a figura a seguir, o plano y=3 contém uma distribuição de uniforme de cargas, com densidade 𝜌𝑠 = 10−8 6𝜋 [ 𝐶 𝑚2 ] . Determine E em todos os pontos do espaço. • Exemplo 4.4: Duas películas infinitas, uniformemente carregadas, com densidade ƿs, estão situadas em x=±1. Calcule o campo E em todas as regiões. • EPC 01: Repetir o exemplo 4.4, supondo ƿs em x=-1 e – ƿs em x=1. Resposta: E = 0 para x<-1 e x>1 E = ƿs/Ɛo para -1<x<1 • Volume de Carga Considere uma esfera de raio a centrada na origem. Seja uma distribuição volumétrica de carga com densidade uniforme ƿv conforme figura. A carga associada ao elemento de volume dv será: dQ = ƿv dv. E assim a carga total na esfera de raio a será: O campo elétrico dE em um ponto qualquer devido ao volume de carga elementar será dado por: Dessa forma o campo elétrico E devido a uma distribuição volumétrica de cargas e associdado a sua simetria de distribuição, fica defino por: O resultado é o mesmo produzido por uma carga pontual localizada na origem ou no centro da distribuição volumétrica. A razão disso ficará evidente ao estudarmos a Lei de Gauss. • Exemplo 4.5: Determinar a carga total dentro de uma esfera com r=4, se 𝜌𝑣 = 10 𝑟.𝑠𝑒𝑛(𝜃) [ 𝐶 𝑚3 ]. • EPC 02: Considerando a mesma distribuição volumétrica de carga do exercício anterior, calcule a carga total em 1/8 de esfera com r=2. Resposta: Q=49,34 [C] “ Embora possa parecer um paradoxo, toda ciência é dominada pela ideia da aproximação. Quando alguém lhe diz que conhece a verdade exata sobre qualquer coisa, você está com razão se concluir que essa pessoa não é exata ” Bertrand Russel
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