CAMPO ELET -- LEI DE COULOMB

Prévia do material em texto

AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
ELETROMAGNETÍSMO 
Aula 2: Campo elétrico e lei de Coulomb 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
A Lei de Coulomb e aplicações da Lei de Coulomb para 
cargas elétricas pontuais; 
Conceito e a definição de intensidade de Campo Elétrico. 
Temas/objetivos desta aula 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
A lei experimental de Coulomb 
𝐹 = 𝑘
𝑄1. 𝑄2
𝑅2
 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
Q: carga em coulombs; e 
R: distância em metros. 
Para o Sistema Internacional de Unidades (SI): 
𝑘 =
1
4𝜋𝜖0
 
𝜖0 = 8,854 × 10
−12 ≅
1
36𝜋
× 10−9 𝐹. 𝑚−1 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
𝜀0: permissividade elétrica do espaço livre. 
𝜀: permissividade elétrica 
𝜀r: constante dielétrica 
𝜀 = 𝜀0 𝑥 𝜀𝑟 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
A lei experimental de Coulomb 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
R12 = |R1,2| = [(x2 – x1)
2 + (y2 – y1)
2 + (z2 – z1)
2]1/2 
 
R1,2 = (x2 – x1) âx + (y2 – y1) ây + (z2 – z1) âz 
 
â1,2 = R1,2 / |R1,2| 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
Duas cargas elétricas pontuais de +1C estão afastadas de 1,5 mm no vácuo. Determine: 
 
a) A intensidade da força elétrica entre elas; e 
b) Se a força é de atração ou de repulsão. 
EXERCÍCIO 1 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
Quatro cargas pontuais Q1 = +1 nC, Q2 = -1 nC, Q3 = -1 nC e Q4 = +1 nC, estão localizadas 
respectivamente em (1;1;0), (-1;1;0), (1;-1;0) e (-1;-1;0). Determine: 
 
a) A força resultante sobre uma carga de 11 pC, localizada na origem; 
b) A força sobre Q1 devido a Q2; 
c) A força sobre Q1 devido a Q3; e 
d) A força resultante sobre Q1 devido a Q2 e Q3. 
EXERCÍCIO 2 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
Uma bola minúscula é carregada com +1 nC e suspensa verticalmente por um fio 
isolante. Uma barra carregada com + 100 nC concentrados na extremidade mais próxima 
da bola é aproximada da bola. A força provoca um deslocamento tal que o fio faz um 
ângulo de 45o com a vertical e a distância entre a bola e a haste é 5,0 cm. Determine: 
 
a) A força elétrica de repulsão; 
b) A tração no fio; e 
c) O peso da bola. 
EXERCÍCIO 3 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
A lei experimental de Coulomb 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
E: intensidade de campo elétrico, expresso 
em volts por metro, V.m-1 
𝐸 = 
𝐹𝑡
𝑄𝑡
 
Intensidade de campo elétrico 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
Determine a intensidade de campo elétrico a 15 cm de distância de uma carga de +20C. 
 
Considere o vácuo. 
EXERCÍCIO 4 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
a) F = 9 x 109 x (10-6)2 / (1,5 x 10-3)2 = 4.000 N 
b) Repulsão 
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
a) Zero 
b) F1 = - 2,25 x 10
-9 âx N 
c) F2 = - 2,25 x 10
-9 ây N 
d) Ft = F1 + F2 = - 2,25 x 10
-9 (âx + ây) N 
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 2 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
a) F = 360 N 
b) T = Fe / cos45
o = 360 x 10-6 / 0,707 = 509,2 N 
c) P = Fe = 360 N 
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 3 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
E = 9 x 109 x 20 x 10-6 / (15 x 10-2)2 = 2,67 MV.m-1 
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 4 
AULA 2: CAMPO ELÉTRICO E LEI DE COULOMB 
Eletromagnetismo 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO. 
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
Campo Elétrico