Slides - Carga e Força Elétrica

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

Carga Elétrica
José Jacinto Cruz de Souza
Acesse: www.jfisica.com.br 
2
Eletromagnetismo
Eletricidade
Magnetismo
1-O Surgimento do Eletromagnetismo
As observações de Hans Christian Oersted (1820) => Surgimento do eletromagnetismo.
Carga elétrica
12/02/2015
Física Geral III
Eletrostática
Eletrodinâmica
3
1-O Surgimento do Eletromagnetismo
12/02/2015
Formulação Teórica: Equações de Maxwell (Sec. XIX).
Obs.: Todos os fenômenos eletromagnéticos são descritos pelas 	equações de Maxwell.
Lei de Gauss da eletricidade
Lei de Gauss do magnetismo
Lei de Faraday
Lei de Ampère-Maxwell
12/02/2015
3
Física Geral III
4
Origem
Grécia Antiga: 600 ac
1600: William Gilbert
1.1 Carga Elétrica: Aspectos introdutórios
Âmbar friccionado atrai alguns objetos
12/02/2015
Outros corpos são eletrizados por atrito
1733: Charles F. du Fay
Interação atrativa e repulsiva
12/02/2015
4
Física Geral III
12/02/2015
5
2. Carga Elétrica
Os fenômenos eletromagnéticos representam manifestações de uma propriedade física chamada de carga elétrica, ou simplesmente carga, que representamos pela letra q.
Prótons
Nêutrons
Elétrons
QUARKS
(± 1e/3; ± 2e/3; )
Modelo Atômico
OBS: A carga total de um corpo é a soma algébrica de suas cargas positivas e negativas, quando o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas, o corpo é chamado eletricamente neutro.
Física Geral III
Vidro
Vidro
2.1 Carga Elétrica
Vidro
Plástico
 Dois bastões carregados de mesmo sinal se repelem.
 Dois bastões carregados de sinais opostos se atraem.
Cargas de mesmo sinal elétrico se repelem, e cargas com sinais elétricos contrários se atraem.
Conclusão
12/02/2015
6
Física Geral III
2.1 Carga Elétrica
Unidade de carga no SI: Coulomb (C)
Um Coulomb é uma quantidade de carga que atravessa, em um segundo, a seção reta de um fio longo percorrido por uma corrente de um Ampère.
-
-
-
-
Relação entre carga e corrente
12/02/2015
7
Física Geral III
 Condutores Materiais em que as cargas podem fluir livremente. 
 EX: água, metais, etc.
 Isolantes Materiais em que as cargas negativas não podem se mover livremente.
 EX: plástico, vidro, mica, etc.
 Semicondutores Materiais intermediários entre condutores e isolantes.
EX: Silício, Germânio, etc.
 Supercondutores Não apresentam nenhuma resistência ao movimento das cargas elétricas através deles. 
12/02/2015
8
3. Condutores e Isolantes
Física Geral III
12/02/2015
9
 Eletrização por atrito – Triboeletrização 
4. Processos de Eletrização
Antes
Atrito
Depois
Pele de coelho → Vidro → Mica → Lã → Pele de gato → Seda → Algodão → Madeira → Âmbar → Resinas → Metais em geral → Enxofre → Celulóide
Perde elétrons 
Física Geral III
12/02/2015
10
 Eletrização por Indução 
4. Processos de Eletrização
Depois
Antes
Indutor
Cargas induzidas
Corpo neutro isolado
Indução eletrostática
OBS: A esfera continua neutra
Esfera carregada negativamente
Física Geral III
12/02/2015
11
 A carga elétrica não aparece na natureza em qualquer quantidade, mas apenas como um múltiplo de uma unidade fundamental.
 Robert A. Millikan com o experimento da gota de óleo chegou a conclusão que a carga elétrica pode ser expressa como:
5. Quantização da Carga Elétrica
Prótons mp = 1,6725 x 10-27 Kg +e
Nêutrons mn = 1,6748 x 10-27 Kg 0
Elétrons me = 9,11 x 10-31 Kg -e
Onde 
Física Geral III
12/02/2015
12
6. Conservação da carga elétrica
A carga líquida de qualquer sistema isolado não pode variar.
 Exemplos: 
1) Decaimento radioativo 
2) Processo de aniquilação 
3) Produção de par
Física Geral III
O módulo da força eletrostática de atração ou repulsão entre duas partículas carregadas é dado por
6. Lei de Coulomb
Atração
Repulsão
q1 e q2 – módulos das cargas
r – distância entre as cargas
k = 1/4πε0 = 8,99 x 109 Nm2/C2 – constante eletrostática
ε0 = 8,85 x 10-12 C2/Nm2 – constante de permissividade
onde:
12/02/2015
13
Física Geral III
14
Vetorialmente temos:
6. Lei de Coulomb
Vetor unitário
O vetor unitário tem a mesma direção e sentidos do vetor 
Definição de Vetores unitários
12/02/2015
Física Geral III
7. Lei de Coulomb
 Analogias e Diferenças entre as interações elétricas e gravitacionais
15
12/02/2015
 Interação gravitacional: Atração entre massas
m2
m1
 Interação elétrica: Atração e repulsão de cargas elétricas
m2
m1
Atração
Repulsão
Física Geral III
Obs. 1) Considerando n partículas carregadas, a força sobre 	qualquer uma delas, por exemplo, a partícula 1, é dada por:
No caso de um corpo extenso, temos:
-
+
+
-
-
7. Lei de Coulomb
12/02/2015
16
Física Geral III
7. Lei de Coulomb
Obs. 2) Uma casca esférica uniforme carregada atrai ou repele 	uma partícula carrega e externa como se toda a carga 	da casca estivesse centrada no seu centro. No interior a 
 força é nula.
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
Teorema das Cascas
12/02/2015
17
Física Geral III