Carga_Eletrica_e_Lei_de_Coulomb

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Tutorial de Física 
 
Carga Elétrica e Lei de Coulomb. 
 
1. Princípio da Superposição. 
 
A Lei de Coulomb estabelece que a força elétrica entre duas cargas pontuais age ao longo da linha 
que conecta as duas cargas. (Uma carga pontual é um objeto que é suficientemente pequeno para 
que a carga possa ser tratada como se estivesse toda localizada em um único ponto.) O módulo da 
força em cada carga é proporcional ao produto das cargas e é inversamente proporcional ao 
quadrado da distância entre as cargas. 
 
A. Duas cargas positivas +q e +Q (com Q>q) são colocadas a uma distância 
s s s s uma da outra. 
i. Indique a direção da força elétrica exercida em cada carga pela outra 
carga. 
ii. A força exercida na carga +q é maior, menor ou igual a força exercida na 
carga +Q? Explique. 
 
 
 
 
iii. Se a distância que separa as duas cargas fosse 2s, por qual fator mudaria 
o módulo da força elétrica? 
 
 
 
 
 B. Duas outras cargas +Q são colocadas a mesma 
distância s da carga +q, como mostrado na figura ao 
lado. Considere o seguinte diálogo entre dois estudantes 
sobre a força resultante sobre a carga +q: 
 Estudante 1: "A força elétrica resultante na carga 
 +q é agora três vezes maior que antes, uma vez 
 que agora são três cargas positivas exercendo força 
 sobre ela." 
 
 Estudante 2: "Eu não concordo. A força da carga 
 +Q da esquerda se anula com a força da carga +Q 
 da direita. A força elétrica resultante será a mesma, 
 como no caso anterior." 
 
i. Você concorda com algum dos estudantes? Explique. 
 
 
 
ii. Indique a direção da força elétrica resultante na carga +q. Explique. 
 
 
 
 
iii. O que pode ser dito sobre como o módulo da força elétrica na carga +q muda quando as 
duas cargas +Q são adicionadas? Explique. 
 
 
 
C. Ordene os quatro casos abaixo de acordo com o módulo da força elétrica resultante na 
carga +q. Explique como você pôde realizar esse ordenamento. 
 
 
 
 
 
 
 
2. Carga distribuída. 
 
A. Suponha que um bastão de acrílico seja 
carregado eletricamente atritando-o com lã. O 
bastão carregado é colocado na posição 
horizontal, como mostra a figura ao lado. Uma 
bola de isopor carregada positivamente é usada 
para explorar a região ao redor do bastão. 
 
i. Esquematize um vetor para representar a 
força elétrica resultante na bola em cada 
ponto marcado por um X. 
 
ii. Toda a carga do bastão está localizada em um único ponto? (Por exemplo. a carga está toda 
na ponta? No meio?). Explique como você pode afirmar isso. 
 
 
 
 
iii. Com base nos vetores que você desenhou, é apropriado considerar o bastão carregado como 
uma carga pontual? Explique. 
 
 
 
 
 
 
C. Suponha que dois bastões carregados são 
seguros juntos como mostrado na figura ao 
lado, e uma bola carregada é colocada no 
ponto P. 
O bastão mais afastado do ponto P exercerá uma 
força elétrica na bola? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
D. Cinco segmentos pequenos de bastão 
acrílico são arrumados como mostrado na 
figura. Todos foram atritados com lã e têm o 
mesmo módulo de carga elétrica. Uma bola 
carregada é colocada nas vizinhanças, nas 
posições assinaladas com A e B. 
i. Indique a direção aproximada da força na 
bola nos pontos A e B, na figura ao 
lado, devido ao segmento 5 apenas. 
 
 
ii. Qual é a direção da força resultante na bola nos pontos A e B? Explique como você 
determinou sua resposta. 
 
 
 
 
iii. O segmento 2 exerce uma força na bola quando a bola é colocada no ponto B? Explique. 
 
 
 
 
E. No caso A A A A à direita, uma carga 
pontual +q está a uma distância s do 
centro de uma pequena bola com carga 
+Q. No caso B, a carga +q está a uma 
distância s do centro de um bastão 
acrílico com uma carga total +Q. 
 
 
 
 
 
 
 
Considere o seguinte diálogo entre dois estudantes: 
 Estudante 1: "O bastão carregado e a bola carregada têm a mesma carga, +Q, e estão a 
 mesma distância da carga pontual +q. Então, a força em +q será a mesma em ambos os 
 casos." 
 
 Estudante 2: "Não, no caso B há cargas espalhadas sobre todo o bastão. A carga 
 diretamente abaixo da carga pontual exercerá a mesma força em +q exercida pela bola 
 no caso A. O restante da carga no bastão tornará a força no caso B maior." 
 
Nenhum dos estudantes está correto. Faça uma descrição correta de como as forças se comparam 
nos casos acima. Explique. 
 
 
 
 
3. Um modelo para a carga elétrica. 
 
A. Uma pequena bola com carga resultante 
zero é positivamente carregada de um lado e 
negativamente carregada do outro. A bola 
está colocada próxima a uma carga pontual, 
como mostrado na figura ao lado. 
i. A bola seria atraída, repelida ou não 
afetada pela carga pontual positiva? 
Explique. 
 
 
 
 
 
ii. Sua resposta é consistente com a Lei de Coulomb? Explique. 
 
 
 
 
 
 
B. Uma bola é presa a um suporte por um fio isolante. Um pedaço de fita é aproximado da 
bola. 
Você observaria força de atração, de repulsão ou nenhuma força elétrica entre esses dois objetos? 
Explique. 
 
 
 
 
C. A situação na parte A sugere um modo de se pensar sobre a atração na parte B entre um 
pedaço de fita carregada e uma bola metálica descarregada. 
Tente descrever a atração na parte B. Como parte de sua resposta, desenhe um esquema da 
distribuição de cargas na fita e na bola antes e depois delas serem colocadas próximas uma da outra.