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ELETRICIDADE E MAGNETISMO Slides 02 Professora: Camila D. R. Lopes Após o estudo dos conceitos introdutórios sobre Eletricidade... • Partiremos para o estudo do campo elétrico produzido por uma ou mais cargas puntiformes • Depois serão consideradas distribuições de cargas, veremos então a Lei de Gauss Introdução • A força elétrica é uma força exercida à distância; não há contato entre as cargas • O que acontece se variarmos a posição das cargas? • Para ajudar no entendimento desses conceitos, estudaremos uma característica intrínseca de qualquer carga: o campo elétrico O campo elétrico • Qualquer carga puntiforme ou distribuição de cargas produz um campo elétrico em todos os pontos do espaço a uma distância r • O campo elétrico tem conceito semelhante ao campo gravitacional • É este campo elétrico que interage com uma carga teste que seja inserida no sistema, exercendo uma força elétrica sobre ela O campo elétrico • O vetor intensidade de campo elétrico E é dado pela força elétrica por unidade de carga que esteja imersa neste campo elétrico • O campo elétrico descreve a condição no espaço estabelecida pelo sistema de cargas • A unidade de medida do campo elétrico no SI é o newton por coulomb N C • E tem mesma direção de F𝑒 O campo elétrico • Considerando uma carga teste 𝑞0, ela estará sujeita à ação de um campo elétrico devido à uma ou mais cargas puntiformes será E = F𝑒 𝑞0 , 𝑞0 é pequena Exemplo 01 • Quando uma carga teste de 5,0 nC é colocada em um certo ponto, ela experimenta uma força de 2,0 × 10−4 N no sentido crescente de 𝑥. Qual o campo elétrico E naquele ponto? Exemplo 02 • Qual é a força em um elétron colocado em um ponto onde o campo elétrico é E = 4,0 × 104 N C 𝑖 ? Campo elétrico a partir da Lei de Coulomb • O campo elétrico em um ponto P devido a uma carga puntiforme pode ser calculado a partir da Lei de Coulomb: 𝐄1𝑃 = 𝑘 𝑞1 𝑟1𝑃 2 𝒓 1𝑃 Campo elétrico: direção e sentido • O campo elétrico em um ponto P devido a uma carga puntiforme obedece a seguinte orientação segundo o sinal da carga • Positiva: o campo se afasta dela • Negativa: o campo se aproxima dela Campo elétrico: direção e sentido • A direção do campo elétrico será sempre a mesma da força elétrica que agirá sobre uma carga teste que sofra a ação desse campo • Já o sentido, dependerá dos sinais da carga geradora do campo e da carga teste: E = F𝑒 𝑞0 ∴ F𝑒 = 𝑞0E Campo elétrico devido a um sistemas de cargas puntiformes • O campo elétrico obedece ao princípio da superposição: 𝐄𝑃 = 𝐄𝑖𝑃 𝑖 • Logo, caso exista mais de um campo elétrico num determinado ponto, deveremos calcular a resultante (soma vetorial) neste ponto! Superposição Exemplo 03 • Uma carga puntiforme positiva 𝑞1 = 8 nC está no eixo 𝑥 em 𝑥 = 𝑥1 = −1, e uma segunda carga positiva 𝑞2 = 12 nC está em 𝑥 = 𝑥2 = 3. Determine o campo elétrico resultante nos pontos A e B, onde: • A está em 𝑥 = 6 • B está em 𝑥 = 2 Linhas de campo elétrico • São representações utilizadas para simbolizar orientação e intensidade do campo elétrico • Elas devem ser desenhadas de tal forma a serem igualmente espaçadas entre si • Quanto maior a carga, em módulo, maior o número de linhas de campo saindo (carga positiva) ou chegando (carga negativa) Linhas de campo elétrico Dipolo elétrico • Chamamos de dipolo elétrico o conjunto de duas cargas iguais e de sinais contrários separadas por uma distância muito pequena • Existem expressões que são deduzidas a partir dos conceitos vistos até agora que facilitam a análise nestes casos Listas de exercícios • Entrega opcional: antes da primeira avaliação! • Exercícios no nível da prova!
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