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Fís. Eletromagnética e Moderna Revisão 1 Prof. Cesar C. Simões Carga Elétrica 2 Constituição da matéria Prótons + Neutróns sem carga Elétrons - Carga Elétrica 3 Toda quantidade de carga de qualquer corpo é quantizada, ou seja, é um múltiplo da carga do elétrons. Q = n.e A carga elementar é idêntica à carga do elétron e do próton, que corresponde à e = 1,6.10-19 C Carga Elétrica 4 • Corpo neutro é aquele em que o número de Próton é igual ao número de elétrons • Corpo carregado positivamente é aquele que perdeu elétrons e Corpo negativo é aquele que ganhou elétrons Carga Elétrica 5 • Ionização ocorre quando um átomo ou molécula recebe ou doa elétrons. • Um átomo que perdeu elétrons se torna um Cátion. • Um átomo que ganhou elétron se torna um Ânion. Carga Elétrica 6 Eletrização ocorre quando um corpo ganha ou perde Elétrons. Tipos de eletrização: • Atrito; • Contato; • Indução Carga Elétrica 7 Exercícios: 1. Determine a carga elétrica de um corpo que recebeu cinco bilhões de elétrons. 2. Um corpo A, carregado com 6µC é posto em contato com outro corpo B, inicialmente com carga de -38µC e separado em seguida. Supondo que só haja trocas de carga entre os corpos A e B, determine o número de elétrons excedente no corpo A. Carga Elétrica 8 3. Considere duas esferas A com massa de 2g e a esfera B com massa de 1g. Inicialmente a esfera a possui 30C e a esfera B está neutra. É feito um contato entre as esferas e, em seguida, elas são separadas. Supondo que só há troca de cargas entre as esferas referidas, determine a quantidade de carga elétrica de cada esfera após o contato. Interações Elétrica 9 Lei de Du fay “Cargas elétricas de mesma natureza se repelem e cargas elétricas de naturezas opostas se atraem” Lei de Coulomb “Cargas elétricas se interagem com força diretamente proporcional aos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa, considerando o meio físico” Interações Elétrica 10 F = k . IQ1I . IQ2I d2 No vácuo K = 9.109 N.m2/C2 Interações Elétrica 11 Exercícios 1. Duas esferas A e B, idênticas, são colocadas em contato, e separadas por 3cm. Sabendo que antes do contato a esfera A possuía 4µC, Determine a força eletrostática entre as esferas. Desprezando todas as perdas de carga no sistema. Interações Elétrica 12 2. Três objetos puntiformes com cargas elétricas iguais estão localizados como mostra a figura abaixo. A intensidade da força elétrica exercida por R sobre Q é de 8 . 10-5N. Qual a intensidade da força elétrica exercida por P sobre Q? Interações Elétrica 13 3. Duas cargas elétricas puntiformes idênticas Q1 e Q2, cada uma com 1,0.10 -7C, encontram- se fixas sobre um plano horizontal, conforme a figura abaixo. Uma terceira carga q, de massa 10 g, encontra-se em equilíbrio no ponto P, formando assim um triângulo isósceles vertical. Sabendo que as únicas forças que agem em q são de interação eletrostática com Q1 e Q2 e seu próprio peso, o valor desta terceira carga é: Interações Elétrica 14 4. Duas esferas igualmente carregadas, no vácuo, repelem-se mutuamente quando separadas a uma certa distância. Triplicando a distância entre as esferas, a força de repulsão entre elas torna-se: Interações Elétrica 15 5. A lei de Coulomb afirma que a força de intensidade elétrica de partículas carregadas é proporcional: I – às cargas das partículas; II – às massas das partículas; III – ao quadrado da distância entre as partículas; IV – à distância entre as partículas. Das afirmações acima, quais as corretas? Campo Elétrico 16 Campo Elétrico É uma região do espaço onde atum efeitos de Forças Eletrostáticas Campo Elétrico 17 Carga de Prova É uma carga pequena, comparada com a carga que gera o campo e de natureza conhecida, convencionalmente positiva. Vetor Campo Elétrico (E) É a relação entre a força e a carga a ser deslocada. E = F/q ou E = k.Q / d2 Campo Elétrico 18 Exercícios 1. Uma carga elétrica negativa é abandonada numa região do espaço onde existe um campo elétrico uniforme. Desprezando outros campos que possam estar atuando nessa região, assinale a alternativa que traz uma afirmação CORRETA sobre essa carga, enquanto a mesma estiver nessa região do espaço. Campo Elétrico 19 (a) Ela se movimenta no sentido do campo elétrico em movimento uniforme. (b) Ela se movimenta no sentido do campo elétrico em movimento acelerado. (c) Ela se movimenta em sentido contrário ao do campo elétrico em movimento uniforme. (d) Ela se movimenta em sentido contrário ao do campo elétrico em movimento acelerado. (e) Ela se movimenta em sentido contrário ao do campo elétrico em movimento acelerado. Campo Elétrico 20 2. Determine a intensidade do campo elétrico, num ponto situado a 3,0 mm de uma carga elétrica puntiforme Q = 2,7 μC. No vácuo (Ko = 9,0 . 109 N. m²/C² ) Campo Elétrico 21 3. Determine o Campo Elétrico Resultante no centro de um segmento de reta de 4cm, sabendo que em suas extremidades A e B existem cargas elétricas, respectivamente iguais a 2µC e -4µC e que o sistema esta situado no vácuo. A B Campo Elétrico 22 4. Determine o vetor Campo Elétrico Resultante no vértice B de um quadrado de 8cm. Situado no vácuo, sabendo que nos vértices A e C cargas elétricas, respectivamente iguais a 8µC e 4µC. D C A B Potencial Elétrico 23 Energia Potencial Elétrica É a energia ligada a atuação de um Campo Elétrico. Medida em KWh, J, cal ou eV Potencial Elétrico 24 Potencial Elétrico É uma grandeza escalar que mede a relação entre a Energia Potencial para deslocar cargas. V = Ep ou V = KQ q d Medida em V(Volt) Potencial Elétrico 25 Trabalho de uma Força Elétrica E = τ = q.(V1 – V2 ) Diferença de Potencial ou Tensão Elétrica U1 = V1,2 = V1 – V2 Potencial Elétrico 26 Exercícios: 1. Vamos supor que temos uma partícula carregada com carga q = 4 μC e que ela seja colocada em um ponto A de um campo elétrico cujo potencial elétrico seja igual a 60 V. Se essa partícula ir, espontaneamente, para um ponto B, cujo potencial elétrico seja 20 V, qual será o valor da energia potencial dessa carga quando ela estiver no ponto A e posteriormente no ponto B? Potencial Elétrico 27 2. A figura abaixo apresenta duas cargas puntiformes ao longo de um mesmo eixo. Assinale a alternativa correta em relação ao potencial elétrico ao longo deste eixo. Potencial Elétrico 28 (a)Pode ser nulo em algum ponto entre as duas cargas, à esquerda da carga negativa ou à direita da carga positiva. (b)Pode ser nulo somente entre as duas cargas. (c)Pode ser nulo somente no ponto central equidistante das duas cargas. (d)Somente pode ser nulo à esquerda da carga negativa ou à direita da carga negativa. (e)Não pode ser nulo em nenhum ponto do eixo. Capacitância 29 Capacitância eo Capacidade de um condutor É a relação entre a carga e a tensão gerada C = Q U Medido em F(Farad) ou mF ou µF Capacitância 30 Exercícios: 1. Considere um condutor cilíndrico com carga de 2µC. Determine sua capacitância quando submetido a uma tensão de 127V. Capacitância 31 Capacitores ou Condensadores Os capacitores são dispositivos que consistem em um meio dielétrico envolvido por armaduras metálicas, são usados para armazenar cargas elétricas para liberação rápida. Capacitância 32 Capacitância Capacitores Planos São constituídos de placas planas e paralelas separados por um dielétrico Capacitância 34 Energia nos capacitores τ = C.V 2 Capacitância 35 Exercícios 1. Em relação à capacitância de um capacitor de placas paralelas, assinale o que for FALSO: (a) a capacitância é diretamente proporcional à área dos capacitores (b) a capacitância é inversamente proporcional à distância entre os capacitores (c) a permissividade elétrica é uma característica que depende do material inserido entre as placas do capacitor (d) quanto maior for a capacitância de um capacitor, menoscarga ele pode armazenar para uma determinada tensão elétrica (e) quanto menor for a capacitância de um capacitor, menos carga ele pode armazenar para uma determinada tensão elétrica Capacitância 36 2. Um capacitor plano de capacitância 5 μF recebe uma carga elétrica de 20 μC. Determine: a) A ddp U entre as armaduras do capacitor; b) A energia potencial elétrica armazenada no capacitor. Capacitância 37 Muito Obrigado & Bons estudos
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