Lei de Coulomb e Campo Eletrico - Fisica II

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Física geral e experimental ii
Aula_03
Resumo Lei de Coulomb e Campo Elétrico.
Princípio da superposição de campos elétricos
2) A carga puntiforme q1 = -5,0 nC está na origem e a carga puntiforme q2 = 3,0 nC está no eixo x = 3,0 cm. O ponto P está no eixo y em y = 4,0 cm.
Calcule os campos elétricos E1 e E2 no ponto P produzidos pelas cargas q1 e q2. Expresse o resultados em termos das unidades de vetores.
Use os resultados do ítem a para obter o campo resultante em P.
Campo elétrico da terra	
3) A Terra possui uma carga elétrica líquida que produz um campo elétrico orientado para o centro da Terra com módulo de 150 N/C em pontos próximo à superfície. 
a) Qual seria o módulo e o sinal da carga líquida que uma pessoa de 60 kg deveria ter, para que seu peso fosse igual e contrário à força produzida pelo campo elétrico da Terra?
b) Qual deveria ser a força de repulsão entre duas pessoas que tivesse a carga calculada em a) quando a distância entre elas fosse igual a 100m?
c) O uso do campo elétrico da Terra poderia fornecer algum método factível para voar? Por quê?
Elétron em campo elétrico uniforme
“Quando os terminais de uma bateria são conectados a duas grandes placas condutoras paralelas, as cargas distribuídas sobre as placas produzem um campo elétrico E uniforme, na região entre as placas.
Essas placas são geralmente chamadas capacitores.
Um elétron lançado entre as placas terá sua trajetória descrita tal qual um projétil lançado no campo gravitacional terrestre. 
Se inverte-se o sinal das placas, inverte-se a direção do feixe de elétrons, logo pode-se controlar a trajetória de feixes eletrônicos, como se faz em osciloscópios.”
Campo elétrico uniforme
Um elétron é projetado com velocidade inicial de 1,6.106 m/s para dentro de um campo elétrico uniforme entre placas paralelas. O elétron adentra o campo em um ponto intermediário entre as placas.
a) Calcule o módulo do campo elétrico E.
b) Suponha que o elétron seja substituído por um próton com a mesma velocidade inicial. Qual deve ser o módulo a direção e o sentido quando ele sai da região entre as placas. Compare as trajetórias e explique a diferença.
c) É razoável desprezar os efeitos da gravidade para cada partícula?
Dipólo elétrico
É um par de cargas puntiformes com mesmo módulo, porém sinais contrários, separados por uma distância d. “Muitos sistemas físicos, de moléculas a antenas de TV podem ser descritos como dipolos”.
“Observe a imagem, é um esquema da molécula de água (H2O) que sob muitos aspectos é semelhante a um dipolo elétrico.
Como um todo, a molécula é eletricamente neutra, porém as ligações químicas no seu interior produzem deslocamento de cargas; o resultado é uma carga líquida negativa numa extremidade, ocupada por oxigênio, e uma carga líquida positiva noutra extremidade, ocupada pelos átomos de hidrogênio. As consequências desse deslocamento são profundas: a água é um excelente solvente de substâncias iônicas, como o sal de cozinha (NaCl), por exemplo... Quando dissolvido em água, o sal se dissocia em um íon de sódio positivo (Na+) e um íon de cloro negativo (Cl-), os quais são atraídos, respectivamente, pelas extremidades negativas e positivas das moléculas de água; essa força mantém os íons separados na solução. Caso as moléculas de água não fossem dipolos elétricos, a água seria um solvente fraco e praticamente todos os efeitos físicos e químicos que ocorrem nas soluções aquosas seriam impossíveis. Esses efeitos incluem todas as reações bioquímicas em todos os tipos de vida existentes na Terra.”
Campo de um dipolo elétrico
A distância entre duas cargas puntiformes q1 = 12 nC e q2 = -12 nC é igual a 0,10 m. Denomina-se dipolo elétrico um conjunto de duas cargas iguais, porém de sinais contrários. (Essa combinação ocorre com frequência na natureza). Determine o campo elétrico produzido por q1, o campo elétrico produzido por q2 e o campo resultante no ponto A.
q1
q2
A
 5 10 x (cm)
Resumo	
 Carga elétrica, condutores e isolantes
 a grandeza fundamental da eletrostática é a carga elétrica. Existem dois tipos de carga: a positiva e a negativa. Cargas de mesmo sinal se repelem. Cargas de sinais contrários se atraem. A carga se conserva; a carga total de um sistema isolado permanece sempre constante.
 toda matéria comum é constituída de prótons, nêutrons e elétrons. O próton (positivo) e o nêutron (eletricamente neutro) estão ligados no interior do núcleo pela ação da força nuclear; os elétrons giram em torno do núcleo em distâncias muito maiores do que o diâmetro nuclear. As interações elétricas são as principais responsáveis pela estrutura dos átomos, das moléculas e dos sólidos.
 Os condutores são materiais no interior dos quais o movimento de cargas ocorre com facilidade. Os isolantes não permitem facilmente o movimento de cargas. Todos os metais são condutores, e muitos materiais não-metálicos são isolantes.
Resumo
 Lei de Coulomb
 A lei de Coulomb é a lei básica para descrever a interação entre cargas elétricas puntiformes. Para cargas q1 e q2 separadas por uma distância d, o módulo da força sobre cada carga é proporcional ao produto q1q2 e inversamente proporcional a d2.
 A direção da força que atua sobre uma carga é dada pela linha reta que une as duas cargas; ela é repulsiva quando q1 e q2 possuem o mesmo sinal e atrativa quando q1 e q2 tem sinais opostos. As forças formam um par de ação e reação e obedecem a 3ª Lei de Newton. A unidade SI de carga elétrica é o coulomb, abreviado pela letra C. 
Resumo	
 Campo elétrico
 o campo elétrico E, é uma grandeza vetorial, é a força elétrica por unidade de carga exercida sobre uma carga de teste em qualquer ponto, desde que a carga teste seja suficientemente pequena para que não perturbe as cargas que dão origem ao campo elétrico considerado. O campo elétrico produzido por uma carga puntiforme aponta radialmente para fora da carga ou para dentro dela.
 Superposição dos campos elétricos
 o princípio da superposição dos campos elétricos afirma que o campo elétrico E de qualquer combinação de cargas é igual à soma vetorial dos campos elétricos produzidos pelas cargas individuais.