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Exercícios e questionário Aula 3 Campo elétrico gerado por carga pontualCampo elétrico gerado por carga pontual Equação do vetor campo elétrico gerado por uma carga pontual fixa num ponto P no espaço: Esta equação foi obtida a partir da equação da Lei de Coulomb: vetor campo elétrico [V/m] carga elétrica pontual que gera o campo elétrico [C] distância entre a carga Q e o ponto P [m] constante da Lei de Coulomb ou eletrostática vetor unitário orientado de Q para P Exercício 1:cálculo do vetor campo elétrico num ponto P Calcule o vetor campo elétrico num ponto P (2,4) gerado por uma carga Q com – 4.10^-6 C Situada nas coordenadas cartesianas (4,1). Carga geradora Vetor geradora Vetor prova Vetor P para Q Módulo vetor PQ Vetor unitário P>Q Cálculo do vetor campo elétrico em P: Campo elétrico gerado por esfera metálica ôca uniformemente carregada eletricamente vetor campo elétrico [V/m] carga elétrica total sobre a esfera que gera o campo elétrico [C] distância entre a esfera e o ponto P [m] densidade de carga superficial da esfera[C/m²] área da esfera [m²] (4.pi.R²) raio da esfera [m] constante da Lei de Coulomb ou eletrostática Equivalente Módulo do campo elétrico fora da esfera Módulo do campo elétrico dentro da esfera Exercício 2 – Duas esferas carregadas Seja uma esfera A com raio de 2 m e uma distribuição de cargas superficial de 8 µC /m² e uma esfera B com raio de 3 m e uma distribuição superficial de - 2 µC /m² . As duas esferas estão separadas de 10 m. Calcule o módulo da força elétrica aplicada nas esferas. devido a Expressão para cálculo da carga total na superfície da esfera: Carga total em cada esfera: Exercício 2 – continuação Cálculo do módulo do campo elétrico gerado por B em A: Cálculo do módulo da força elétrica em A e B (são iguais mas o vetor não é): Linhas de forças Orientado das cargas + para – • Definido nas 3 dimensões do espaço. • Podem apresentar simetrias. • Para distâncias bem grandes: distribuição de cargas ≡ carga pontual • As linhas de força nunca se cruzam. • Duas cargas opostas separada por r: dipolo. • Perto do dipolo não existe campo nulo. • O campo de um dipolo tende a zero quando observado de distâncias bem grande. Linhas de forças Linhas de força Linhas de força Dipolos • As cargas opostas não precisam ser iguais. • Exemplo: ions e molécula de água. • Visto de um ponto distante: a carga parece pontual. Gerador eletrostático Van de Graaff Desenvolvido pelo físico americano Robert J. Van de Graaff no período de 1930. O gerador da UCP chega a 240 000 Volt. Venceu a rigidez dielétrica do meio Razão entre a permissividade ε do material e ε0: εr = ε/ε0 = Constante dielétrica ou permissividade relativa Aditividade do campo elétrico Cargas pontuais discretas V/m Aditividade do campo elétrico Cargas com distribuição contínua V/m V/m V/m Exercício 3 – Orientação e sentido do campo elétrico resultante Considere as esferas com módulos de cargas elétricas iguais mas as brancas negativas e as cinzas positivas. Coloqueem cada item abaixo a direção e sentido do campo elétrico resultante conforme a orientação geográfica da figura ao lado. Exercício 4 – Explique o porquê do cabelo da menina ter ficado arrepiado após ela descer do escorregador. O que aconteceu quando ela colocou os pés no chão? Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20
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