AULA 02 CARGAS ELÉTRICAS

1. AULA 02CARGAS ELÉTRICAS FÍSICA III Prof.: JORGE WILSON PROFJWPS@GMAIL.COM

2. QUESTÕES DE APROFUNDAMENTO QUESTÃO 01 - A figura abaixo mostra dois corpos metálicos carregados com cargas de sinais contrários e interligados por um fio condutor. O que irá ocorrer enquanto não houver equilíbrio eletrostático entre os corpos?

3. QUESTÕES DE APROFUNDAMENTO QUESTÃO 02: Aproximando-se uma barra eletrizada de duas esferas condutoras, inicialmente descarregadas e encostadas uma na outra, observa-se a distribuição de cargas esquematizada na figura: Em seguida, sem tirar do lugar a barra eletrizada, afasta-se um pouco uma esfera da outra. Finalmente, sem mexer mais nas esferas, remove-se a barra, levando-a para muito longe das esferas. Nessa situação final, quais seriam as cargas das esferas.

4. QUESTÕES DE APROFUNDAMENTO QUESTÃO 03: É conhecido que "cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem". Dispõe-se de quatro pequenas esferas metálicas A, B, C e D. Verifica-se que A repele B, que A atrai C, que C repele D e que D está carregada positivamente. Quais são as cargas das esferas A, B e C? Mostre o raciocínio para chegar na sua resposta!

5. QUESTÕES DE APROFUNDAMENTO QUESTÃO 04 - Duas pequenas esferas metálicas idênticas, inicialmente neutras, encontram-se suspensas por fios inextensíveis e isolantes. Um jato de ar perpendicular ao plano da figura é lançado durante certo intervalo de tempo sobre as esferas. Observa-se então que ambas as esferas estão fortemente eletrizadas. Quando o sistema alcança novamente o equilíbrio estático, podemos afirmar que as tensões nos fios:         a) aumentaram e as esferas se atraem;       b) diminuíram e as esferas se repelem;       c) aumentaram e as esferas se repelem;       d) diminuíram e as esferas se atraem;       e) não sofreram alterações.   

6. PRINCÍPIOS FÍSICOS

7. CONSERVAÇÃO DA CARGA ELÉTRICA ‘Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas é constante. ’

8. TABELA TRIBOELÉTRICA

9. LEI DE COULOMB O MODULO DA FORÇA ELÉTRICA ENTRE DUAS CARGAS PUNTIFORMES É DIRETAMENTE PROPORCIONAL AO PRODUTO DAS CARGAS E INVERSAMENTE PROPORCIONAL AO QUADRADO DA DISTÂNCIA ENTRE ELAS.

10. LEI DE COULOMB Suponha que duas cargas puntiformes Q1 e Q2 estão no vácuo, a uma distância d uma da outra. Se Q1 e Q2 tiverem o mesmo sinal, elas se repelirão; se tiverem sinais opostos, então elas se atrairão. A força sobre uma carga, exercida pela outra, é dada pela Lei deCoulomb,

11. LEI DE COULOMB

12. CONSTANTE ELETROSTÁTICA • Quando o meio material onde as cargas se encontram não for o vácuo, devemos usar o valor apropriado para a constante de permissividade do meio em questão, que será sempre maior que 0. • Neste caso, as forças entre as cargas diminuem, devido ao efeito da indução de cargas, no meio onde as cargas estão imersas.

13. LEI DE COULOMB No sistema internacional de unidades, as distâncias são dadas em metros, forças em newtons, e cargas em coulomb (C). Na prática, para se evitar números muito pequenos, o microcoulomb (1C =10-6C) e o nanocoulomb (1nC =10-9C) são frequentemente usados.

14. LEI DE COULOMB • A expressão para a Lei de Coulomb, conforme apresentada anteriormente, apenas nos fornece a intensidade da força entre duas cargas. Mas, força é uma grandeza vetorial e, portanto, precisa ter especificada sua direção e seu sentido. • A direção da força é a mesma da linha imaginária que liga as duas cargas. • Já o sentido da força depende do sinal das cargas: • se as cargas forem de mesmo sinal, a força aparece no sentido de tentar afastar essas cargas uma da outra; • se as cargas forem de sinais opostos, a força surge no sentido de tentar aproximar essas cargas.

15. EXEMPLO 01

16. RESOLUÇÃO DO EXEMPLO 1

17. EXEMPLO 02

18. EXEMPLO 03

19. EXERCÍCIOS • Duas moedas no vácuo estão separadas por uma distância de 1,5m. Elas tem cargas elétricas idênticas. Qual é a carga de cada uma se a força entre elas é de 0,2 N. 2) Uma carga pontual de + 3,1210-6 C está a 12,3 cm de distância de uma outra de -1,4810-6 C. calcule a intensidade da força sobre cada carga. Faça um esboço indicando a força sobre as cargas. 3) Duas partículas igualmente carregadas, mantidas a 3,2 mm de distância uma da outra, são liberadas a partir do repouso. Observa-se que a aceleração inicial da primeira partícula é de 7,22 m/s2 e que a segunda é de 9,16 m/s2. A massa da primeira é de 6,31  10-7 Kg. Encontre a massa da segunda partícula e o módulo da carga comum às duas. • 4) Duas cargas puntiformes eletrizadas estão fixadas a 3,0 mm uma da outra. Suas cargas elétricas são idênticas e iguais a 2,0 nC, positivas. Determine a intensidade da força eletrostática sabendo que o meio é o vácuo.

20. EXERCÍCIOS 5) A figura 5a mostra duas cargas q1 e q2, mantidas a uma distância fixa d uma da outra. (a) Encontre a intensidade da força elétrica que age sobre q1. Suponha que q1=q2=21,3 C e que d=1,52 m. (b) Coloca-se uma terceira carga q3=21,3C conforme mostra a figura 5b. Encontre agora a intensidade da força elétrica sobre q1.

21. EXERCÍCIOS 6) Na figura encontre, o módulo e direção da força elétrica resultante, sobre a carga situada no vértice inferior esquerdo do quadrado. Suponha que q = 1,13 C e a = 15,2 cm e que as cargas estejam em repouso.

22. EXERCÍCIOS 7) Duas cargas puntiformes eletrizadas estão fixadas a 3,0 mm uma da outra. Suas cargas elétricas são idênticas e iguais a 2,0 nC, positivas. Determine a intensidade da força eletrostática sabendo que o meio é o vácuo.

23. EXERCÍCIOS 8) Nos vértices de um triângulo equilátero de lado L = 3,0 cm, são fixadas cargas q pontuais e iguais. Considerando q = 3,0 μC, determine o módulo da força, em N, sobre uma carga pontual q0 = 2,0 μC, que se encontra fixada no ponto médio do triângulo. Dado: K = 9 · 109 (SI)

24. EXERCÍCIOS Duas pequenas esferas A e B, de mesmo diâmetro e inicialmente neutras, são atritadas entre si. Devido ao atrito, 5,0 X 1012elétrons passam da esfera A para a B. Separando-as, em seguida, a uma distância de 8,0 cm a força de interação elétrica entre elas tem intensidade, em newtons, de: Dados: carga elementar = 1,6 . 10−19C constante eletrostática = 9 . 109N . m2/C2

25. EXERCÍCIOS

26. REFERÊNCIAS • http://www.if.ufrgs.br/fis/EMVirtual/cap1/cargas.htm