corpos eletrizados carg r a g s campo elétrico

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Stella Ferrão Coradelli
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2 Introdução A princípio vimos que corpos eletrizados ficam sujeitos a forças de atração ou de repulsão, dependendo dos tipos de cargas que possuem. Um corpo eletrizado é capaz de repelir e de ser repelido por outro corpo, também eletrizado, sem que haja contato entre eles. Isso ocorre porque um corpo eletrizado gera um campo elétrico ao seu redor.

3 Carga Elétrica Carga elétrica Q, que é sempre um número inteiro n de elétrons, demodoque: Q = n. e sendo n um numero inteiro. onde, e = 1, C Portanto, um corpo pode ser: a) eletrizado positivamente: falta de elétrons Q = n. e b) eletrizado negativamente: excesso de elétrons Q = n. e

Princípio de du Fay: Charles François de Cisternay du Fay (1698 1739) foi um químico francês, descobridor europeu da eletricidade positiva e negativa.

4 Princípio de du Fay: Charles François de Cisternay du Fay ( ) foi um químico francês, descobridor europeu da eletricidade positiva e negativa. Descreveu, pela primeira vez, em termos de cargas elétricas a existência de atração e repulsão (1737). Fonte:

5 Lei de Coulomb Coulomb constatou que: A intensidade da força elétrica é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas. A intensidade da força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos. Portanto temos a equação que relaciona a intensidade da força elétrica(f) como sendo:

6 O Conceito de Campo Elétrico Existe um campo elétrico em uma região do espaço quando uma carga colocada em qualquer ponto dessa região fica sujeita a uma força elétrica, de atração ouderepulsão.

7 Um campo elétrico existe independentemente do movimento de uma carga atraída ou repelida. A carga que colocamos em um ponto para verificar a existência ou não de um campo elétrico na região, é uma carga de prova ou cargateste, e não é ela a responsável pela geração do campo. C D E B A

8 m g P Um corpo de massa m é atraído para o centro da Terra com uma força de módulo P, correspondente ao peso do corpo. A razão entre P e m é igual ao valor da aceleração da gravidade. r g = r P m

9 Quando uma carga de prova q é colocada em um ponto do espaço e sofre a ação de uma força F, dizemos que arazãoentrefeqéigual aomódulo do campo elétrico E naquele ponto.

10 Unidade de medida do Campo Elétrico No Sistema Internacional, a unidade de medida utilizada para expressar o módulo de uma força é o Newton (N), e a unidade utilizada para expressar o valor de uma carga elétrica é o Coulomb (C). Assim, N/C é a unidade utilizada no SI para expressar o módulo da grandeza Campo elétrico.

11 Campo Elétrico linhas de campo elétrico Cargas positivas criam campo elétrico de afastamento!

12 Campo Elétrico linhas de campo elétrico Cargas negativas criam campo elétrico de aproximação!

14 Vetor campo elétrico Q P E d E = k. d Q 2 Unidade SI : N/C ou V/m K = N.m 2 /C 2

15 Vetor campo elétrico E = K. Q d 2

16 EX(1) A figura representa uma particula de carga Q = 6, C, positiva, em determinado ponto A, no vácuo. a) Qual é o módulo, direção e sentido do vetor campo elétrico E1, gerado por essa partícula no ponto P1, a 10cm de A? b) A que distancia de A está o ponto P2, cujo módulo do vetor campo elétrico vale E2 = 4, N/C?

17 Relação entre Força e Campo Q E d

18 Relação entre Força e Campo F = K Q q d 2 Q q E E = k. d Q 2 E d F F = E.q

19 Ex(2) Uma partícula de carga q = 2, C e massa m = 5, kg, colocada num determinado ponto P de uma região onde existe um campo elétrico, adquire aceleração de 3, m/s², devida exclusivamente a esse campo. a) Qual é o módulo do vetor campo elétrico E nesse ponto? b) Qual o módulo da força elétrica exercida sobre uma partícula de carga q = 5,0 µc colocada nesse mesmo ponto P?

20 Análise da expressão: E = K Q 0 d 2 Fixando a distância d, o módulo do campo elétrico é diretamente proporcional ao valor da carga Q, geradora do campo; Fixando o valor da carga Q, geradora do campo, o módulo do campo elétrico é inversamente proporcional ao quadrado da distância d; A intensidade do campo elétrico só depende do valor da carga geradora e, portanto, é independente da carga de prova que sofre a ação do campo.

21 Considere um conjunto de cargas puntiformes como o mostrado na figura O vetor intensidade de campo elétrico no ponto P produzido pelo conjunto de cargas é igual à soma dos vetores intensidade de campo produzidos no ponto P pelas cargas pontuais, individualmente, como mostra a figura. r E R = r r r E E E 1 2 3

22 Campo Elétrico Uniforme Movimento de cargas no Campo Elétrico Uniforme F A B

23 Campo Elétrico Uniforme Movimento de cargas no Campo Elétrico Uniforme F A B

24 O VETOR CAMPO ELÉTRICO O campo elétrico em um ponto tem a direção da força que atua sobre uma carga de prova colocada no ponto. O vetor campo elétrico tem, no ponto, o mesmo sentidodaforça que atua sobre umacarga de prova positiva e sentido contrário ao da força que atua sobre uma carga de prova negativa.

25 O VETOR CAMPO ELÉTRICO

29 Energia Potencial Gravitacional De A para C : movimento espontâneo De A para D: movimento não espontâneo De A para B: movimento não espontâneo

30 Conclusão Percebese que os objetos movemse naturalmente de um ponto de maior potencial para um ponto de menor potencial. h

32 Movimento espontâneo A F elé q B V A = 800 V A V B = 500 V B E

33 Movimento espontâneo A q F elé B V A = 800 V A V B = 500 V B E

34 Movimento espontâneo A F elé q B V A = 800 V A V B = 500 V B E

35 Movimento espontâneo A q F elé B V A = 800 V A V B = 500 V B E

36 Conclusões Uma carga de prova positiva tende a se movimentar espontaneamente de pontos de maior potencial para pontos de menor potencial Uma carga negativa tende a se movimentar espontaneamente de pontos de menor potencial para pontos de maior potencial.

38 Analogia W = P. h = mgh= Fel el pelé P E PG KQq KQq W = F. d = d = = 2 d d E

39 Energia Potencial Elétrica F r q 0 q 0 F r Capacidade de realizar trabalho. A carga positiva pode deslocar a carga de prova (positiva) até o infinito. A carga negativa tem capacidade limitada em deslocar a carga de prova. A carga positiva tem mais condição de transferir energia para a carga de prova! Q. q E PELÉ = K0 d As cargas entram na expressão com seu sinal real!!!!

40 EX(3) Na figura estão representadas as partículas pontuais de cargas Q = 8, C e q = 2, C, positiva, no vácuo, separadas pela distancia d = 0,40m. Determine a energia potencial elétrica do sistema quando a carga Q for: Positiva Negativa

42 O trabalho da força elétrica q = 1,0 C W E1 = 20 J F E1 A B 1,0 m

43 O trabalho da força elétrica q = 2,0 C W E2 = 40 J F E2 A B 1,0 m

44 O trabalho da força elétrica q = 3,0 C W E3 = 60 J F E3 A B 1,0 m

46 Potencial Elétrico Potencial elétrico é a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. O potencial elétrico existe, independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo. q 0 F r O potencial elétrico mede a energia elétrica por unidade de carga de prova. Calculase o potencial elétrico num ponto pela equação V = E PELÉ q 0 V = K0 Q d O potencial elétrico é medido em VOLT (V)

47 EX(4) Na figura está representada uma linha de força do campo elétrico gerado pela partícula de carga positiva Q = 6, C no vácuo, à qual se superpôs um eixo d e quatro pontos, 1, 2, 3 e 4, desse campo elétrico. Determine os potenciais elétricos V1, V2, V3 e V4 nos pontos 1, 2, 3 e 4, localizados à distância d1 = 1,0m, d2 = 10m, d3 = 50m e d4 = 100m da partícula.

48 Potencial Elétrico de uma Carga Em cada superfície temos um potencial diferente. As superfícies tracejadas mais próximas possuem maior potencial elétrico Superfícies Equipotenciais Linhas de Força do Campo Elétrico.

49 Superfícies Equipotenciais Campo Elétrico Uniforme (Qualquer ponto entre as placas o campo elétrico tem a mesma intensidade) V B B V C C V A V > V = V A Podemos então determinar a Diferença de Potencial Elétrico entre dois pontos

50 Campo Elétrico Uniforme V C V A V B Para o Campo elétrico uniforme, podemos calcular a d.d.p. da seguinte forma B A AB V V V = d

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