1Carga elétrica e lei de Coulomb

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AULA 1 
Carga elétrica Carga elétrica 
e 
lei de Coulomb
O eletromagnetismo 
Eletrostática:
Fenômeno conhecido na 
Antiguidade.
Descoberta de que certos Descoberta de que certos 
materiais possuem a 
propriedade de atrair outros 
materiais depois de serem 
atritados.
O eletromagnetismo 
Magnetostática:
Os gregos já 
sabiam que a magnetita 
atraíam limalhas de atraíam limalhas de 
ferro.
O eletromagnetismo 
Eletromagnetismo:
No século XIX Maxwell escreveu as equações 
que unificaram a eletricidade e o magnetismo (as 
equações de Maxwell).
A partir dessa unificação, a eletricidade e o 
magnetismo passaram a ser considerados como 
partes do mesmo fenômeno, o eletromagnetismo.
A carga elétrica
A carga elétrica é uma propriedade intrínseca 
das partículas que constituem a matéria e está 
presente em todos os objetos.
A carga elétrica pode ser positiva ou negativa, A carga elétrica pode ser positiva ou negativa, 
objetos neutros possuem a mesma quantidade de 
cargas positivas e negativas.
Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de 
sinais opostos se atraem.
Condutores e isolantes
A estrutura e a natureza elétrica dos átomos 
são responsáveis pelas propriedades dos condutores 
e isolantes.
Materiais como cobre (metais) são chamados 
condutores, onde o excesso de carga concentra-se 
apenas na superfície externa, ao contrário dos 
isolantes, onde as cargas têm baixa mobilidade.
A lei de Coulomb
A lei de Coulomb é uma lei empírica 
baseada nos seguintes princípios:
1. A força eletrostática entre duas cargas é 
proporcional ao produto das cargas;
2. A força eletrostática é inversamente 2. A força eletrostática é inversamente 
proporcional ao quadrado da distância que 
separa as duas cargas;
3. A força está na direção da reta que une as 
duas cargas;
4. Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas 
de sinais opostos se atraem.
LEI DE COULOMB
Força Elétrica 1d
O F = KQq/r2
O K= 1/4πεoO K= 1/4πεo
O K= 8,988 x 109 Nm2/C2
O εo= 8,854 x 10-12 C2/Nm2 permissividade do meio
Força eletrostática X Força gravitacional
Imaginemos 2 prótons dentro de um
núcleo atômico, separados por uma distância
d=10-12cm. Qual é a aceleração que um próton
adquire sob a ação da força elétrica entre eles?
Exemplo:
adquire sob a ação da força elétrica entre eles?
Princípio da superposição
Exemplo:
A figura mostra duas partículas positivamente
carregadas situadas em pontos fixos do eixo x. As
cargas são q1=1,60X10-19C e q2=3,20X10-19C, e a
distância entre as cargas é R=0,0200m. Determinedistância entre as cargas é R=0,0200m. Determine
o módulo e a orientação da força eletrostática
exercida pela partícula 2 sobre a partícula 1.
Exemplo
Agora considere uma terceira partícula situada
sobre o eixo x entre as partículas 1 e 2. A partícula 3
possui carga q3= -3,20X10-19C e está a uma distância
de (3/4)R da partícula 1. Qual a força eletrostáticade (3/4)R da partícula 1. Qual a força eletrostática
resultante sobre a partícula 1 devido às partículas 2 e
3?
Exemplo
Posicionamos agora uma outra partícula fora
do eixo x. A partícula 4 possui uma carga q4= -
3,20X10-19C, está a uma distância (3/4)R da
partícula 1 e está situada sobre uma reta que
forma um ângulo θ=600 com o eixo x. Qual a forçaforma um ângulo θ=60 com o eixo x. Qual a força
eletrostática resultante sobre a partícula 1 devido
às partículas 2 e 4?
Exemplo:
A figura mostra duas partículas fixas: uma
partícula de carga q1=+8q na origem e uma
partícula de carga q2= -2q em x=L. Em que ponto
(que não seja infinitamente distante) um próton
pode ser colocado de modo que ele esteja em
equilíbrio (significando que a força resultante sobreequilíbrio (significando que a força resultante sobre
ele seja nula)? Esse equilíbrio é estável ou
instável?
Indução eletromagnética
A quantização da carga
q = ne, n = ±1, ±2, ±3, ...
e = 1,60X10-19C
quarks → carga ±e/3 ou ±2e/3
A conservação da carga
Princípio fundamental da natureza :
A carga elétrica não pode ser criada nem 
destruída, apenas transferida de um corpo para 
A carga elétrica não pode ser criada nem 
destruída, apenas transferida de um corpo para 
outro.
A carga total de um sistema fechado se 
conserva.