Cap 21 Cargas Eletricas

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Capítulo 21
Capítulo 21 - Cargas Elétricas
Física 3
21-1 O que é Física ?
Michael Faraday
(1791 – 1867)
James Clerk Maxwell
(1831 – 1879)
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21-2 Cargas Elétricas
Atração eletrostática
A carga elétrica é uma propriedade
intrínseca das partículas fundamentais de
que é feita a matéria;
 Objeto eletricamente neutro: mesma quantidade de cargas
positivas e negativas: Carga total = ZERO.
 Objeto eletricamente carregado: quantidades dos dois tipos de
carga diferentes.
21-2 Cargas Elétricas
 O objetos eletricamente carregados interagem exercendo
forças uns sobre os outros.
 Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se
atraem.
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21-2 Cargas Elétricas
 Eletrostática: velocidade relativa entre as cargas é nula ou muito
pequena.
 Notação “positiva” e “negativa”  Benjamin Franklin
1706 - 1790
 Exemplo de aplicação industrial:
pintura eletrostática:
Fig. 21-3. Partícula de plástico usada nas
copiadoras; coberta por partículas de toner,
que são atraídas para a partícula de plástico
por forças eletrostáticas. Diâmetro 0,3 mm.
(Xerox)
21-3 Condutores e Isolantes
 Classificação dos materiais de acordo com a facilidade com a qual
as cargas elétricas se movem em seu interior:
Condutores Não-Condutores (isolantes)
cargas elétricas movem-se
com facilidade:
Metais ;
Corpo humano;
Água;
cargas elétricas “não” podem
se mover:
Plásticos ;
Borracha;
Vidro;
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21-3 Condutores e Isolantes
 Semicondutor: característica intermediária:
http://www.infoescola.com/quimica/semimetais/
 Supercondutor: condutores perfeitos, não oferecem nenhuma
resistência à movimentação das cargas.
http://www.brasilescola.com/fisica/os-supercondutores.htm
21-3 Condutores e Isolantes
 Eletrização da barra de cobre pelo processo de indução:
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21-3 Condutores e Isolantes
TESTE 1: A, B e D são placas de plástico carregadas e C é uma
placa de cobre eletricamente neutra. As forças eltrostáticas entre
três dos pares estão indicadas. Os outros dois pares de placas se
atraem ou se repelem?
21-4 Lei de Coulomb
 Considere as 3 situações abaixo (a,b e c):
 A força de repulsão ou atração
associada à carga elétrica dos
objetos é chamada de força
eletrostática.
rF
r
qqk
  2 21
 Lei de Coulomb:
1736 - 1806
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21-4 Lei de Coulomb
rF
r
qqk
  2 21
 Lei de Coulomb:
rF
r
mmG
  2 21
 Força Gravitacional (Newton):
 Unidade de carga no S.I.: C (Coulomb) = (1A)(1s).
 Constante eletrostática k:
229
0
/.1099,8
4
1 CmNk  
2212
0 ./1085,8 mNC Permissividade do vácuo
21-4 Lei de Coulomb
 Princípio da Superposição:
nFFFFF tot ,1...4,13,12,1,1
 
1 2
3
4
5
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21-4 Lei de Coulomb
 Teoremas da Eletrostática:
1. Uma casca com uma distribuição uniforme de carga atrai ou
repele uma partícula carregada situada do lado de fora da casca
como se toda a carga da casca estivesse situada no centro.
2. Se uma partícula carregada está situada no interior de uma
casca com uma distribuição uniforme de carga, a casca não
exerce nenhuma força eletrostática sobre a partícula.
21-4 Lei de Coulomb
Exemplo 21-1:
(a) A Figura 21-9(a) mostra duas partículas positivamente carregadas
situadas em pontos fixos do eixo x. As cargas são: q1 = 1,60 x10-19 C eq2 = 3,20 x 10-19 C, e a distância entre as cargas é R = 0,0200 m.Determine o módulo e a direção da força eletrostática F12 exercidapela partícula 2 sobre a partícula 1.
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Exemplo 21-1:
(b) A partícula 3 tem uma carga q3 = -3,20 x10-19 C e está a umadistância de ¾ R da partícula 1. Determine a força total F1,totexercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 3.
21-4 Lei de Coulomb
Exemplo 21-1:
(c) A partícula 4 tem uma carga q4 = -3,20 x10-19 C e está a umadistância de ¾ R da partícula 1, sobre uma reta que faz um ângulo de
60º com o eixo x. Determine a força total F1,tot exercida sobre apartícula 1 pelas partículas 2 e 4.
21-4 Lei de Coulomb