Força Eletrostática Lei de Coulomb
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FORÇA ELETROSTÁTICA
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PRINCÍPIO DA ELETROSTÁTICAPrincípio de atração e repulsão
Um dos princípios da Eletricidade é o da atração e repulsão entre cargas elétricas. Dizemos princípio, porque o modelo físico parte do pressuposto da existência de dois tipos de cargas e da interação entre essas cargas.
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Pelo modelo físico que descreve as cargas elétricas, admite-se que: Cargas elétricas podem se repelir ou se atrair.
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O enunciado da Lei de Coulomb pode ser apresentado da seguinte forma: “A força com que duas cargas elétricas se atraem ou repelem é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que s separa”
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As forças entre cargas elétricas são forças de campo, isto é, forças de ação à distância, como as forças gravitacionais (com a diferença que as gravitacionais são sempre forças atrativas).
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Considere duas partículas eletrizadas com cargasQ1 e Q2, a uma distância d uma da outra. De acordo com a Lei de Coulomb, a intensidade da força de interação eletrostática (atração e repulsão) entre as cargas é calculada por:
F F
F F
F F
+ +
d
q1 q2
- -
d
q1 q2
+ -
d
q1 q2
Fórmula da Lei de
Coulomb
Constante Eletrostática
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A EXPRESSÃO MATEMÁTICA DESSA FORÇA É:
Em que:F é a intensidade da força elétrica. (Newton)Q1 e Q2 são cargas elétricas em módulo.
(Coulomb)K é uma constante de proporcionalidade,
também conhecida como Constante de Coulomb;D é a distância entre as duas cargas.(No S.I
metro)
K = 9 x 109 N.m/C²
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Representação Gráfica da Lei de Coulomb
Representando a força de interação elétrica em função da distancia entre duas cargas puntiformes, obtermos como gráfico uma hipérbole, A partir do gráfico podemos observar que:
se a distância “d” duplica, a força F é dividida por 4;
se a distância “d” triplica, a força F é dividida por 9;
se a distância “d” quadruplicada, a força F é dividida por 16;
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Gráfico F x d
1
2
3
4
1419116
1
F d
F(N)
d(m)
F a 1d2
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Submúltiplos da Carga ElétricaMicrometro = 10-6 CNanômetro = 10-9 C
RELAÇÃO MÉTRICA DE DISTÂNCIA
de centímetros ===> metros (10-2 m). de milímetros ===> metros (10-3 m).
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EXEMPLOS A SEREM SEGUIDOS
1 ex: Uma pequena esfera recebe uma carga de 40 x 10-3 C e outra esfera, de diâmetro igual, recebe uma carga -10 x 10-3 C. As esferas são colocadas em contato e afastadas de 5 x10-2 m. Determine a força de interação entre elas.
2 ex: Duas cargas elétricas puntiformes positivas e iguais a Q estão separadas por uma distância de 30 cm no vácuo. Sendo a força de repulsão mútua tem intensidade 4,0 x 10-1 N. Determine a carga Q.