C mp m o p o Eléctr t ico o Un U i n fo f r o me

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1 Campo Eléctrico Uniforme Tal como o campo gravítico pode ser considerado uniforme numa estreita região perto da superfície da Terra, também o campo eléctrico pode ser uniforme numa determinada região do espaço. É possível obter um campo eléctrico uniforme com duas placas condutoras, planas e paralelas com cargas simétricas separadas por uma distância pequena quando comparado com o tamanho das placas.

2 Campo Eléctrico Uniforme Sabe-se que: Mas, tendo em conta a 2ª Lei de Newton, F = q E F = ma Donde se conclui que a = q E / m Portanto a carga tem um movimento rectilíneo uniformemente acelerado.

3 Campo Eléctrico Uniforme Comportamento de um dipolo eléctrico num campo uniforme: Sob a acção das forças eléctricas que surgem, iguais em módulo mas de sentidos opostos, o dipolo tende a rodar e a alinhar-se com o campo.

4 Condutores em Equilíbrio Electrostático Quando se electriza um condutor, os electrões deslocam-se se de modo a ficar o mais afastados possível uns dos outros. Se o condutor estiver carregado negativamente, distribuem-sese pela superfície do condutor. os electrões em excesso Se o condutor estiver carregado positivamente, os electrões distribuem-se se pelo interior do condutor de modo a deixar as cargas positivas distribuídas pela superfície. Num condutor em equilíbrio electrostático, a carga distribui-se se à superfície.

5 Condutores em Equilíbrio Electrostático Características: A carga eléctrica distribui-se se à superfície O Campo eléctrico é nulo no seu interior Um condutor nestas condições pode ser usado para a blindagem electrónica.

6 Condutores em Equilíbrio Electrostático Gaiola de Faraday

7 Condutores em Equilíbrio Electrostático Gaiola de Faraday

8 Condutores em Equilíbrio Electrostático Gaiola de Faraday Numa trovoada, qual o melhor local para nos abrigarmos?

9 Condutores em Equilíbrio Electrostático Características: A carga eléctrica distribui-se se à superfície O campo eléctrico é nulo no seu interior O campo eléctrico é perpendicular à superfície do condutor

10 Condutores em Equilíbrio Electrostático Características: A carga eléctrica distribui-se se à superfície O campo eléctrico é nulo no seu interior O campo eléctrico é perpendicular à superfície do condutor A intensidade do Campo Eléctrico à superfície do condutor é proporcional à densidade superficial de carga, σ A densidade de carga,σéacarga por unidade de área. σ = q / A e, portanto, o campo é: E = σ / ε o

11 Condutores em Equilíbrio Electrostático Características: A carga eléctrica distribui-se se à superfície O campo eléctrico é nulo no seu interior O campo eléctrico é perpendicular à superfície do condutor A carga tende a acumular-se nas zonas pontiagudas do condutor

12 Condutores em Equilíbrio Electrostático A carga tende a acumular-se nas regiões pontiagudas do condutor

13 Condutores em Equilíbrio Electrostático A carga tende a acumular-se nas regiões pontiagudas do condutor

14 Condutores em Equilíbrio Electrostático A carga tende a acumular-se nas regiões pontiagudas do condutor Vento eléctrico:

15 Energia Potencial Eléctrica Assim, a energia potencial eléctrica é: Positiva se as cargas tiverem o mesmo sinal Negativa se as cargas tiverem sinais contrários. Aqui, no campo eléctrico, há uma diferença relativamente ao campo gravítico, já que a energia potencial do campo gravítico é sempre negativa, atractiva.

16 Energia potencial Eléctrica A energia potencial eléctrica resulta da interacção entre duas ou mais cargas e define-se como o trabalho realizado pela força eléctrica para as trazer desde o infinito até à distância r. A energia potencial eléctrica de duas cargas pontuais é: E pe = K Q q / r E, tal qual no campo gravítico em que o trabalho do peso é o simétrico da variação da energia potencial gravítica, também aqui, o trabalho das forças eléctricas é o simétrico da energia potencial eléctrica. W Fe = - E pe

17 Potencial Eléctrico, V: O potencial eléctrico num ponto criado por uma carga pontual define-se como a energia potencial eléctrica por unidade de carga. V = E pe / q O potencial eléctrico é uma grandeza escalar e que caracteriza o campo eléctrico nesse ponto. É positivo se a carga criadora do campo for positiva e negativo se a carga for negativa.

18 Potencial Eléctrico, num ponto devido a várias cargas pontuais: O potencial eléctrico num ponto criado por várias cargas pontuais é aditivo V = k q 1 / r + k q 2 / r +. + k q n / r Viu-se que: Atendendo à definição de V: W Fe A-B = Ep A Ep B W Fe A-B = q ( V A V B ) Portanto, a diferença de potencial entre dois pontos corresponde à medida do trabalho que a força eléctrica efectua para levar uma carga desde A até B.

19 Superfícies equipotenciais: As superfícies equipotenciais são superfícies onde o potencial tem o mesmo valor em todos os pontos. As superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de campo em cada ponto e no caso de uma carga pontual, as superfícies são esféricas e concêntricas.

20 Superfícies equipotenciais: O campo eléctrico E, é sempre perpendicular às linhas de campo e aponta sempre no sentido dos potenciais decrescentes.

21 Superfícies equipotenciais num campo criado por duas cargas pontuais: O espaçamento das superfícies equipotenciais permite inferir sobre a intensidade do campo eléctrico. Maior espaçamento, campo mais fraco. As superfícies equipotenciais e as linhas de campo fornecem a mesma informação sobre a caracterização do campo numa dada região do espaço.

22 Superfícies equipotenciais num campo eléctrico uniforme: Uma vez que as linhas de campo são paralelas e perpendiculares às superfícies equipotenciais, estas, também são paralelas. Mais uma vez, o campo aponta no sentido dos potenciais decrescentes.

23 Relação entre o campo eléctrico, E, e o potencial eléctrico, V: W Fe A-B = q ( V A V B ) Por outro lado, atendendo à definição de trabalho de uma força: W Fe A-B = F. d. cos 0º Isto é: W Fe A-B = q E d Portanto, E = V A V B / d Unidade SI de campo: V m -1

24 Movimento de cargas eléctricas em campos uniformes: Já sabemos que: Fe = ma ou qe = ma A aceleração é então dado por: a = q E / m Uma carga que entre num campo uniforme em repouso ou com velocidade paralela ao campo fica com um movimento rectilíneo uniformemente variado.

25 Movimento de cargas eléctricas em campos uniformes: Se a carga entrar no campo com uma velocidade perpendicular ou oblíqua relativamente ao campo, tem um movimento parabólico. As equações que definem este movimento são as mesmas equações que definem o movimento de um projéctil.

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