AULA 02 Campo Elétrico

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A lei que permite calcular a força exercida por partículas carregadas é chamada de lei de Coulomb em homenagem a Charles-Augustin de Coulomb, que a propôs em 1785, com base em experimentos de laboratório. 
Em termos das partículas da Fig. 21-8 onde a partícula 1 tem uma carga q1 e a partícula 2 tem uma carga q2 a força a que está submetida a partícula 1 é dada por:
(lei de Coutomb). (21-1)
Onde:
 r é um vetor unitário na direção da reta que liga as duas partículas. (r tem módulo 1 e é adimensional; sua função é indicar uma orientação no espaço) 
 r é a distância entre as partículas e 
 k é uma constante
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Curiosamente a Eq.21-1 tem a mesma forma que a equação de Newton (Eq. 13-3) para a força gravitacional entre duas partículas de massas m1 e m2 separadas por uma distância r:
(lei de Newton). (21-2)
onde G é a constante gravitacional.
Entretanto. as forças gravitacionais são sempre atrativas. 
Enquanto as forças eletrostáticas podem ser atrativas ou repulsivas. dependendo dos sinais das duas cargas.
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A unidade de carga no SI é o coulomb. 
Por razões práticas, que têm a ver com a precisão das medidas, O coulomb é obtido a partir da unidade do SI para a corrente elétrica, o àmpêre. Corrente elétrica é a taxa de variação com o tempo dq/dt da carga que passa por um ponto ou região do espaço. A corrente elétrica será discutida com detalhes no Capítulo 26. No momento, vamos nos limitar a usar a relação:
(corrente elétrica), (21-3)
onde i é a corrente elétrica (em amperes) e dq (em coulombs) é a quantidade de carga que passa por um ponto ou região do espaço no intervalo de tempo dt (em segundos).
De acordo com a Eq. 21-3.
1 C = (1 A)(1s). Um coulomb é igual a 1 Ampere (1s)
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EXERCÍCIO 1
A figura mostra dois prótons (símbolo p) e um elétron (símbolo e) sobre uma reta. Qual é o sentido:
da força eletrostática exercida pelo elétron sobre o próton do meio:
da força eletrostática exercida sobre o próton do meio sobre o Outro próton: 
da força total exercida sobre o próton do meio?
(a) para a esquerda: (b) para a esquerda; (c) para a esquerda
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EXERCÍCIO 2 – Resolvido no capítulo
A Figura 21-8a mostra duas partículas positivamente carregadas situadas em pontos fixos do eixo x. As cargas são ql = 1,60 x 10-19 C e q2 = 3.20 x 10-19 C. e a distância entre as cargas é R = 0.0200 m. Determine o módulo e a orien tação da força eletrostática F12 exercida pela partícula 2 sobre a partícula 1.
FIG. 21·9 (a) Duas partículas de cargas q1 e q2 são mantidas fixas sobre o eixo x. (b) Diagrama de corpo livre da partícula 1 mostrando a força eletrostática exercida pela partícula 2
Solução
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EXERCÍCIO 3 - resolvido no capítulo 21 – Ver em Casa
(b) A Fig. 21-8c é idêntica à Fig. 21-8a, exceto pelo fato de que agora existe uma partícula 3 no eixo x entre as partículas 1 e 2. A partícula 3 tem uma carga q3 = -3.20 X 10-19 C e está a uma distância 3R/4 da partícula 1. Determine a força eletrostática F1tot.exercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 3 .
EXERCÍCIO 4 - resolvido no capítulo 21 – Ver em Casa
(c) A Fig, 21-8e é idêntica à Fig. 21 -8a, exceto pelo fato de que agora existe uma partícula 4. A partícula 4 tem uma carga q4 = - 3,20 X 10-19 C, está a uma distância 3R/4 da partícula 1 e está sobre uma reta que faz um ângulo θ = 60° com o eixo x. Determine a força de atração eletrostática F1tot. exercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 4.
PARA ESTUDO EM CASA
Estudar os EXEMPLOS, nas páginas 9 à 10, os exemplos FIG. 21-9 e 21-10 (do facículo capitulo 21 (CARGAS ELÉTRICAS) do material didático recebido pelo aluno).
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21-5 A Carga É Quantizada
Na época de Benjamin Franklin, a carga elétrica era considerada um fluido contínuo, uma idéia que foi útil para muitos propósitos. Hoje. porém, sabemos que mesmo os fluidos "clássicos", como a água e o ar, não são contínuos e sim compostos de átomos e moléculas: a matéria é quantizada. 
Todas as cargas positivas e negativas q que podem ser detectadas podem ser escritas na forma
q = ne, n = ±1, ± 2, ± 3, 21-11
onde e, a carga elementar. tem o valor aproximado
e = 1,602 X 10-19 C 21-12
(A carga elementar e é uma das constantes mais importantes da natureza. Tanto o
elétron como o próton possuem uma carga cujo valor absoluto é “e” (Tabela 21-1).
EXERCÍCIO 6 - resolvido no capítulo 21-5
O núcleo de um átomo de ferro tem um raio de 4,0 x 10-15m e contém 26 prótons. 
Qual é o módulo da força de repulsão eletrostática entre os dois prótons do núcleo de ferro separados por uma distância de 4.0 X 10-15 m?
IDÉIA CHAVE: Como os prótons são partículas com carga elétrica. o módulo da força eletrostática entre dois prótons é dado pela lei de coulomb.
Cálculo: De acordo com a Tabela 21-1,
 a carga elétrica do
próton é +e; 
assim, de acordo com a Eq. 21-4.
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21-6 A Carga É Conservada
Quando friccionamos um bastão de vidro com um pedaço de seda o bastão fica positivamente carregado. As medidas mostram que uma carga negativa de mesmo valor absoluto se acumula na seda. Isso sugere que o processo não cria cargas, mas apenas transfere cargas de um corpo para outro, rompendo no processo a neutralidade de carga dos dois corpos. Esta hipótese de conservação da carga elétrica, proposta por Benjamin Franklin.
Um decaimento radioativo ocorre quando isótopos instáveis têm seus núcleos rompidos em razão da instabilidade atômica.
Exemplos importantes da conservação de carga são observados no decaimento radioativo dos núcleos atômicos. um processo pelo qual um núcleo se transforma em um núcleo diferente. Um núcleo de urânio 238 (238U), por exemplo. se transforma em um núcleo de tório 234 (234Th) emitindo uma partícula alfa que é um núcleo de hélio 4 (4He). 
O número que precede o símbolo do elemento químico é chamado de número de massa e é igual ao número total de prótons e nêutrons presentes no núcleo.
 EXERCÍCIO 6 - PARA ESTUDO EM CASA
Responder as PERGUNTAS nas páginas 14 a 15, de 1 a 4 e 8 a 10 (do facículo capitulo 21 (CARGAS ELÉTRICAS) do material didático recebido pelo aluno
Resolver os PROBLEMAS, nas páginas 15 à 16, de 1 a 4 (do facículo capitulo 21 (CARGAS ELÉTRICAS) do material didático recebido pelo aluno
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E = 2E3x = 2E3cos300
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EXERCÍCIOS – AULA 02
 1 – Explique as forças que ocorrem quando partículas carregadas estão próximas, 	distinguindo as forças que exercem uma sobre a outra.
 2 – Explique o conceito de “A Carga É Conservada” .
 3 – Explique a fórmula abaixo:
					
 
NOME
ALUNO 1
 
ALUNO 2
 
ALUNO3
ALUNO4
 
ALUNO 5
 
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responda na frente e verso desta folha.