Transparencias 1 Carga e campo elétrico

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Por que estudar eletromagnetismo?Por que estudar eletromagnetismo?
1- Permite o entendimento de aspectos fundamentais do 
comportamento da natureza.
2- A compreensão das leis do eletromagnetismo permitiu à 
humanidade atingir um avanço tecnológico sem precedentes. É 
necessário se compreender as leis para trabalhar com esse tipo de 
tecnologia.
3- A solução de problemas com base em um conjunto de dados 
conhecidos é uma prática comum em qualquer atividade 
relacionada às ciências exatas. O treinamento desse tipo de 
habilidade sera feito ao longo do curso.
 
Como estudar eletromagnetismo?Como estudar eletromagnetismo?
1- Participar ativamente das aulas.
2- Estudar o conteúdo em um ou mais livros.
3- Solucionar exercícios. Importantíssimo: Ler a solução de um 
exercício e entender não significa que você aprendeu. Em um caso 
como esse tente resolver o exercício novamente um ou dois dias 
depois sem consulta!
4- Discutir e tirar dúvidas com colegas, monitores e professor.
 
Bibliografia indicada:
Sears, Zemansky, Young & Friedman, : Física III – Eletromagnetismo
Alaor Chaves: Física Básica – Eletromagnetismo
 
Halliday, Resnick & Walker: Fundamentos de Física 3 - Eletromagnetismo
 
O que é o Eletromagnetismo?
Eletricidade ÓticaMagnetismo
É a descrição unificada dos fenômenos elétricos, magnéticos e óticos, bem como 
de suas interconexões. Tudo isso com um conjunto de 5 equações!
 
Quantos tipos de força existem na natureza?
De acordo com a Física atual, há 4:
- Forte (só atua no interior de núcleos atômicos)
- Fraca (só atua no interior de núcleos atômicos)
- Gravitacional
- Eletromagnética
Todas as forças que percebemos, com a exceção da força gravitacional, têm 
origem eletromagnética.
 
A carga elétrica
A matéria é formada de átomos, que possuem prótons e 
nêutrons em seus núcleos e elétrons ao redor. 
 
Modelo atômico clássico:
Não funciona! Partículas carregadas aceleradas emitem 
radiação e perdem energia. Elétrons cairiam no núcleo.
Apenas a teoria quântica pode explicar a estabilidade 
atômica. 
 
Leis respeitadas pelas cargas elétricas:
Exemplo: Decaimento de partículas:
Neutron decai em próton, elétron e antineutrino do 
elétron, esse último com carga nula.
 
Ilustração do experimento que verificou a existência 
do Bóson de Higgs.
A colisão de 2 prótons pode produzir centenas de partículas. Em cada evento, 
a soma das cargas das partículas produzidas é igual à carga de 2 prótons. A 
carga total se conserva!
 
Acelerador de Partículas LHC:
27 km de circunferência! 
A máquina mais cara construída pela humanidade!
Fica na fronteira entre Suíça e França.
Prótons são acelerados nos anéis. A colisão entre 2 prótons com altíssimas 
energias permite o estudo de propriedades fundamentais da natureza.
 
Detector Atlas do acelerador de partículas LHC
 
Detector CMS do acelerador de partículas LHC
 
Classificação de materiais de acordo com propriedades elétricas:
- Isolantes: Cargas são presas a átomos ou moléculas, não 
tendo a liberdade de se movimentarem pelo corpo.
- Condutores: Possuem portadores de carga livres que podem 
se movimentar pelo corpo.
- Semicondutores: Dependendo das condições, as cargas 
podem se movimentar pelo corpo ou não. São a base da 
microeletrônica atual. Em um chip de computador a condução 
ou não de eletricidade entre partes microscópicas do chip é 
controlada de forma a realizar computação. 
 
A) Temos 3 esferas A, B e C, que podem ou não estar 
carregadas. Se A repele B e B repele C podemos 
concluir que
1) As esferas A e C têm carga de mesmo sinal e B 
de sinal oposto.
2) As esferas A e B têm carga de mesmo sinal e C 
de sinal oposto.
3) As três esferas têm carga de mesmo sinal.
4) Mais experimentos são necessários para se 
determinar as relações de carga entre as esferas.
 
B) Temos 3 esferas A, B e C, que podem ou não estar 
carregadas. Se A repele B e B atrai C podemos concluir 
que
1) As esferas A e C têm carga de mesmo sinal e B 
de sinal oposto.
2) As esferas A e B têm carga de mesmo sinal e C 
de sinal oposto.
3) As três esferas têm carga de mesmo sinal.
4) Mais experimentos são necessários para se 
determinar as relações de carga entre as esferas.
 
Impressora a laser funciona com base em eletricidade estática
Cilindro amarelo e toner (em pó) tem carga 
positiva. Laser descarrega partes do cilindro 
formando imagem, de forma que toner só se 
adere nessas partes. Papel com carga 
negativa atrai o pó do toner enquanto passa 
sob o cilindro. Fusor esquenta o papel e 
derrete o pó, que se adere permanentemente 
ao papel.
 
Pintura eletrostática:
 
Lei de Coulomb:
 
Campo de temperatura:
 
Campo de velocidades:
 
C) Duas esferas carregadas positivamente estão em 
suportes sobre uma mesa sem atrito. A carga da esfera 2 é 
maior que a da esfera 1. Qual é o diagrama de forças 
eletrostáticas correto?
 
Exemplos de linhas de campo:
pontuais +q e +q
 
D) Considere as linhas de campo abaixo. Assumindo que 
não há cargas nas regiões mostradas, quais das figuras 
representam campos eletrostáticos?
1. Apenas (a)
2. Apenas (b)
3. (b) e (d)
4. (a) e (c)
5. (b) e (c)
 
E) O diagrama abaixo mostra as linhas de campo formadas 
por duas placas carregadas, uma acima da outra. É correto 
afirmar que:
1- A placa de cima tem carga positiva.
2- Um próton na posição X sofrerá a mesma força que um próton na posição Z.
3- Um próton na posição X sofrerá uma força maior que um próton na posição Z.
4- Um próton na posição Y sofrerá a mesma força que um elétron na posição Z.
5- É possível que a força elétrica de um elétron na posição X cancele a força 
gravitacional.
 
Expansão de função:
1/(1+a)2
1-2a
1-2a+3a2
 
Campo de um dipolo elétrico:
 
Torque sobre um dipolo em um campo elétrico:
 
Emissão e absorção de luz por átomos: Dipolos elétricos (quânticos) oscilantes!
Funcionamento de forno de micro-ondas: Campo elétrico oscilante faz 
moléculas de água girarem, dissipando energia na forma de calor ao 
colidirem com outras moléculas. Como a molécula de água forma um diplo 
elétrico, ela sempre tende a se alinhar com o campo elétrico aplicado. 
Molécula de água:
 
F) Um dipolo elétrico neutro está sob a ação de um campo 
elétrico externo. Em quais configurações a força resultante 
no dipolo é diferente de zero?
1. Em nenhuma
2. (a) e (b)
3. (a) e (c)
4. (b) e (d)
5. Em todas
 
Respostas das questões:
A) 3
B) 4
C) 5
D) 2
E) 2
F) 2
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