Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Eletrostática Quantização da Carga • Toda matéria é constituída por átomos eletricamente neutros; • Prótons(Z): Cargas positivas; • Elétrons: Cargas negativas; • A massa do elétron é 2000 vezes menor que a do próton mas mesmo assim possuem o mesmo número de cargas; • A “Unidade Fundamental de Carga Elétrica” para o próton(+e) e do elétron(-e); • A carga elétrica é uma grandeza quantizada determinada por: • Q=±N.e • Ao atritar uma barra de plástico com um pedaço de pele transfere-se N=1010 ou mais elétrons a barra; Conservação da Carga • Ao se atritar dois corpos entre si, um passa a ter uma elevada quantidade de elétrons e o outro de prótons; • A carga elétrica dos dois corpos permanece constante o que define a “Conservação da Carga Elétrica”; • Durante as interações entre partículas, cargas podem ser criadas ou destruídas; • A “Unidade Fundamental de Carga (e)” é igual a: e=1,602177x10-19C • Onde: – C: unidade de carga(Coulomb) • Exemplo: • Uma carga de 50nC(10-9) pode ser produzida em laboratório pelo simples atrito entre 2 corpos. Quantos elétrons serão transferidos para produzir esta carga? Condutores e Isolantes • Condutores: São materiais existentes que possuem uma grande quantidade de elétrons; • Exemplo: Cobre, ouro, metal • Isolantes: São todos materiais em que seus elétrons livres estão mais unidos a vizinhança do átomo, não se movimentando livremente; • Exemplo: borracha, plástico, vidro, porcelana; Eletrização por Contato, Atrito e Indução Eletrização por Atrito • Ao friccionar dois corpos há a criação ou destruição de cargas de maneira que há um aumento na quantidade de uma natureza das cargas mas, ambos corpos ficam em equilíbrio; • Exemplo: Eletrização do carro devido atrito com ar; Eletrização por Contato • Realiza-se a troca de cargas devido o contato, ambos os corpos possuem quantidade de cargas diferentes e entrarem em contato eletrizam-se ficando ambos em equilíbrio; • Exemplo: Eletrização do homem em contato com o carro eletrizado por atrito; Eletrização por Contato, Atrito e Indução Eletrização por Indução • Ao se aproximar um objeto carregado negativa ou positivamente de uma superfície condutora, pode-se observar que as cargas de natureza oposta ao da barra serão atraídas e as iguais repelidas, conforme a animação abaixo: • Exemplo: Eletrização de dois corpos carregados, gerando corpos com cargas distintas • A Lei de Coulomb estou a força exercida por uma carga sobre a outra utilizando a balança de torção; • Cargas Puntiformes: Esferas carregadas muito menores que a distancia entre elas; • Utilizou “Eletrização por Indução” para gerar cargas puntiformes com natureza de cargas diferentes; • A Lei de Coulomb define que: O módulo da Força(F) elétrica existente entre 2 ou mais cargas puntiformes é obtido pelo módulo do produto entre as cargas|q1.q2|, vezes uma constante (K), dividido pelo quadrado da distância(r) entre elas, conforme equação abaixo: • Onde: K é a constante de Coulomb: 8,99x109 N.m2/C Lei de Coulomb 𝐹 = 𝐾. |𝑞1. 𝑞2| 𝑟2 • O Vetor Força(F) elétrica existente entre 2 ou mais cargas puntiformes é obtido pelo do produto entre as cargas q1.q2, vezes uma constante (K), dividido pelo quadrado do módulo da distância(r) entre elas, vezes o Vetor Unitário entre as cargas ,conforme equação abaixo: • Onde: • 𝑟 1,2=𝑟 2-𝑟 1; • 𝑟1,2= 𝑟 1,2 2; • 𝑟 1,2 = 𝑟 1,2 𝑟1,2 • Pela 3ª Lei de Newton 𝐹 2,1 será o negativo de 𝐹 1,2 Lei de Coulomb 𝐹 = 𝐾. 𝑞1. 𝑞2 𝑟1,2 2 𝑟 1,2 Lei de Coulomb Força Exercida por um Sistema de Cargas • Em um sistema de cargas, cada carga exerce sobre todas as demais cargas, uma força que pode ser determinada através do cálculo da Força Resultante, que é o somatório das parcelas de força geradas por cada carga em outra carga referência. • Exemplo1: (Força Resultante) • Três cargas puntiformes estão apoiadas sobre o eixo x; q1 está na origem, q2 está na posição e x=2m e q0 está em uma posição x arbitrária (x>2m). • A) Determine a força resultante sobre q0 devido a q1 e q2 se q1=25nC, q2=-10nC e x=3,5m e q0= 20nC • B) Obtenha uma expressão para a força resultante sobre q0 devido a q1 e q2 na região 2m<x<∞ Força Resultante em Duas Dimensões • Exemplo 2: A carga q1=+25nC está na origem, a carga q2=-15nC está sob o eixo x em x=2m e a carga q0=20nC está posicionada em um ponto com as coordenadas (x=2m e y=2m). Determine o módulo, a direção e o sentido da força resultante 𝐹 sobre q0; Lei de Coulomb Exemplo 1: • Em um átomo de hidrogênio, o elétron é separado do próton por uma distância de aproximadamente 5,3x10-11m. Calcule o módulo da Força de atração exercida sobre o próton e o elétron: Exercício • Duas cargas puntiformes de 0,05 µC cada são separadas por uma distância de 10cm. Determine o módulo força exercida por uma das cargas puntiformes sobre a outra.
Compartilhar