Formas de Eletrização1 - Fricção:

Formas de Eletrização

1 - Fricção:

2 - Indução:

Polarização

Resumo

Partícula Carga [C] Massa [kg]Elétron

Proton

Neutron

Propriedade das Cargas

1. Existem dois tipos de cargas que são positivas (prótons) e negativas (elétrons)

2. Cargas de mesmo sinal se repelem enquanto que de sinais contrários se atraem

3. A quantidade de cargas positivas em um corpo é sempre igual a quantidade de negativas (neutralidade dos corpos)

4. As cargas sempre se conservam

5. A carga elétricas é uma grandeza física quantizável, ou seja um corpo terá sempre um número inteiro de cargas elementares sendo a carga elementar igual a e

Lei de Coulomb▪A lei de Coulomb estabelece uma relação entre a força de interação entre cargas elétricas com a distancia que as separa. Essa relação nos diz que, para corpos microscópicos força de interação é proporcional ao inverso do quadrado da distância e ao produto das cargas elétricas.

▪Para corpos macroscópicos essa lei é mais complexa e a força passa a depender da geometria dos corpos.

▪ A forma dos corpos deixa de influenciar na interação se a distância entre os corpos é muito maior que as dimensões lineares dos corpos. Portanto a lei de Coulomb só se aplica a cargas pontuais.

▪Define-se como carga pontual a carga contida em um corpo que não possui dimensão, ou seja, quando as dimensões lineares desse corpo podem ser desprezadas em comparação com as distâncias de separação.

Sistemas de unidade de medida▪Os sistema de unidade de medidas tem suas unidades divididas em dois grupos que são:A. Unidades fundamentais: são unidades definidas arbitrariamente, isto é

sem qualquer dedução matemática. Pelo fato de serem arbitrárias, essas unidades devem sempre serem representadas por um padrão;

B. Unidades derivadas: são unidades definidas matematicamente a partir das fundamentais.

▪No sistema CGSE não existe unidade de medida para a carga elétrica portanto ela foi deduzida a partir das fundamentais impondo que a constante ke=1. Neste sistema a carga é definida como sendo igual a carga necessária para produzir uma força de 1 dina quando as partículas estão separadas de uma distância igual a 1 cm. A unidade de medida para a carga é statcoulomb [statc] ou franklin [f].▪O sistema SI possui 7 unidade de medidas fundamentais que são: metro; kilograma; segundo; ampere; kelvin; candela; e mol. Nesse sistema a unidade de medida para a carga elétrica é o Coulomb [C] e que representa a carga que atravessa a área transversal de um condutor por onde circula uma corrente de 1A em 1s ou seja 1C=1A.1s.

Lei de Coulomb

Contante de Coulomb

Permissividade Elétrica do Vácuo

Em linguagem matemática essa lei pode ser escrita como segue:

Lei de CoulombExemplo de aplicação: Comparar a força de interação elétrica entre dois prótons com a força de interação gravitacional, onde:

Comparação entre Júpiter e outros corpos do sistema solar

Formação de uma estrela Fantásticas colunas de gás e poeira n a n e b u l o s a d a Á g u i a , sugestivamente baptizadas por "Pilares da Criação”. Imagem obtida pelo telescópio Hubble.

Crédito: Jeff Hester & Paul Scowen , A r i z o n a S t a t e University, NASA.

Campo elétrico e as hipóteses p/ explicar a ação a distância

1 - Hipótese da ação a longa distância:a) Todo corpo físico possui a propriedade de interagir com outros corpos

através do contato e a longa distância.

b) A força é transmitida de um corpo p/ outro através do espaço vazio imediatamente (velocidade infinita).

c) Uma única carga não deve influenciar nas propriedades física do espaço a sua volta

2 - Hipótese da ação a curta distância:a) A interação entre os corpos só pode existir se houver um meio

apropriado para isto.

b) A força é transmitida de um corpo p/ outro com velocidade finita.

c) Uma única carga é capaz de produzir variações nas propriedades físicas do espaço que o rodeia.

Campo eletromagnético

A física moderna incorporou somente a teoria do curto alcance. Assim sendo, para compreendermos a origem e a transmissão das forças de interação entre as cargas elétricas (e os corpos em geral), é preciso supor a existência de uma entidade física responsável por essa interação. Essa entidade física recebe o nome de campo elétrico. Desta forma, quando em algum ponto do espaço surge uma carga elétrica, essa carga dará origem a um campo elétrico. A principal característica desse campo é que quando uma nova carga é colocada na sua presença, sobre ela atuará uma força. Ao estudarmos a interação entre cargas em repouso nos defrontamos com a presença de um campo elétrico. Do mesmo modo, quando estudamos a interação das cargas em movimento, nos defrontamos com a presença de um campo magnético. Veremos neste curso que o campo elétrico e o campo magnético possuem natureza única e que eles podem mutuamente se transformarem um no outro, e que eles são parte de um campo mais amplo chamado de campo eletromagnético. Mais adiante será mostrado que o campo elétrico e o magnético pode existir sem a presença das cargas ou correntes.

Campo eletromagnéticoO campo eletromagnético carrega dentro de si uma certa quantidade de energia, momento e massa. Assim sendo, o campo eletromagnético não é uma abstração introduzida pelos físicos para estudar os fenômenos de interação elétrica e magnética, más sim um agente físico que possui propriedades físicas. Em outras palavras, ele nada mais é do que uma forma de matéria que torna possível as interações elétricas e magnéticas.

Campo elétrico

Propriedades:O campo elétrico tem a direção da força que atua sobre a carga de prova.

Em cargas positivas o c a m p o e s t á s e afastando.

Em cargas negativas o c a m p o e s t á s e aproximando.

Definição de campo: Força por unidade de carga. Unidade de medida [N/C]

Campo elétrico

Resumo:

O campo elétrico é criado por uma carga pontual qualquer Q chamada de fonte.

A carga teste qo é pontual e é usada para estudar as propriedades do campo.

qo << Q para não perturbar a distribuição de cargas fonte.

qo > 0 sempre.

Q pode ser positiva ou negativa.

A unidade de medida do campo elétrico é N/C

Campo elétrico de um dipoloDefinição de dipolo:- É um sistema constituído por duas cargas +q e -q separados de uma

distância 2a. - Átomos e moléculas neutras se comportam como um dipolo quando

colocados na presença de um campo elétrico.- Algumas moléculas como o HCl são dipolos permanentes.

Exemplo:- Obter o campo E ao longo do eixo Y no ponto P.

Campo devido a uma distribuição de cargas

Regras p/ calcular o campo de uma distribuição de cargas:

Dividir a distribuição de cargas em elementos infinitesimais dq.

Este pequeno elemento de carga é tratado como sendo uma carga pontual de modo que possamos escrever:

Por último calculamos o campo em P devido a uma distribuição de cargas realizando a soma vetorial de cada um dos elementos de carga.

Densidades de cargas

Densidade volumétrica de cargas

Carga contida em um elemento infinitesimal de volume

Densidade superficial de cargas

Densidade linear de cargas:

Carga contida em um elemento infinitesimal de área

Carga contida em um elemento infinitesimal de comprimento

Campo elétrico em um fio uniformemente carregado

Exemplo 1:- Um fio de comprimento l tem densidade linear de carga constante ao

longo do seu comprimento. Calcular o campo elétrico no ponto P ao longo do eixo a uma distância a de uma das extremidades sabendo-se que a carga total é Q.

Campo elétrico de um fio uniformemente carregado

++

+

+++

+

+

Exemplo 2: Seja um fio de comprimento 2l, uniformemente carregado com carga total Q. Obter o campo elétrico E a uma distância x do centro do fio.

Campo elétrico de um fio uniformemente carregado

++

+

+++

+

+

Solução:- Em primeiro lugar vamos tomar um elemento de carga dq e calcular o

campo produzido por esse elemento no ponto P.

++

+

+++

+

+

Campo elétrico em um anel uniformemente carregado

Exemplo 3:- Um anel de raio a tem carga positiva Q uniformemente distribuída ao

longo do anel. Calcular o campo elétrico no ponto P ao longo do eixo do anel a uma distância x de seu centro.

++

+

++

+

++

+

+

+

+

Campo elétrico em um anel uniformemente carregado

Solução:- Em primeiro lugar vamos tomar um elemento de carga dq e calcular o

campo produzido por esse elemento no ponto P. A figura abaixo ilustra a situação.

Campo elétrico em um anel uniformemente carregado

Exemplo 4:- Um disco de raio R possui densidade superficial de carga uniformemente

distribuída ao longo da superfície. Calcular o campo elétrico no ponto P ao longo do eixo do disco a uma distância x de seu centro.

++

+

++

+

++

+

+

+

+

++

+

+

+

+

++++

+

+

Campo elétrico em um anel uniformemente carregado

Solução:- Em primeiro lugar vamos tomar um elemento de carga dq e calcular o

campo produzido por esse elemento no ponto P.

Linhas de campo elétricoDefinição:- Linhas de campo são linhas imaginárias que caracterizam o campo

elétrico em qualquer região do espaço. Como o campo é um vetor, isto implica que essas linhas devem caracterizar tanto o módulo quanto a direção desse vetor:

- a) A direção deste vetor será caracterizada pela linha que tangencia a linha de campo em um determinado ponto qualquer;

- b) O módulo do vetor é caracterizado pelo número de linhas de campo por unidade de área que atravessa uma superfície perpendicular a essas linhas. Portanto E é grande quando as linhas estão próximas e pequeno quando as linhas estão afastadas.

Exemplo de linhas de campo

a) linhas de campo

b) linhas de campoproduzidas por cargasindividuais

c) linhas de campoproduzidas por um dipolo

Exemplo de linhas de campo

a) L i n h a s d e c a m p o produzida por cargas de mesmo sinal

b ) l i n h a s d e ca m p o produzida por cargas demódulo e sinal diferentes

Regras para desenhar as linhas de campo elétrico

- a) As linhas para um grupo de cargas pontuais devem começar nas cargas positivas e terminar nas cargas negativas.

- b) O número de linhas é proporcional ao módulo da carga.

- c) Duas linhas de um campo qualquer nunca podem se cruzar.