Campo elétrico

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Aula sobre os conceitos do Campo Elétrico

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Campo elétrico

  1. 1. O que é Campo Elétrico? Chamamos de Campo Elétrico a uma região de influência de uma carga Q, onde qualquer carga de prova q, nela colocada, estará sob a ação de uma força de origem elétrica. Campo Elétrico
  2. 2. Considere uma carga Q criando em torno de si um campo elétrico. Vetor Campo Elétrico
  3. 3. Colocando-se num ponto P dessa região uma carga de prova q, esta fica sujeita a uma força elétrica F. Vetor Campo Elétrico
  4. 4. As características do Vetor Campo Elétrico são: Vetor Campo Elétrico • Intensidade: É dada pela equação: • Direção: O vetor E tem mesma direção da força F. E = F q
  5. 5. O sentido do vetor E depende do sinal da carga de prova q. Vetor Campo Elétrico • Se q > 0 (positiva) então os vetores E (campo elétrico) e F (força elétrica) têm o mesmo sentido: • Se q < 0 (negativa) então os vetores E (campo elétrico) e F (força elétrica) têm sentidos opostos:
  6. 6. Vetor Campo Elétrico ER1- Em um ponto P, onde o vetor campo elétrico tem direção horizontal e sentido apontando para o oeste, e colocada uma carga puntiforme de módulo 0,5 µC. Então, esta carga fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 0,5 N, na direção horizontal e sentido leste. Nessas condições, determine o módulo do vetor campo elétrico e o sinal da carga puntiforme. 1- Um campo elétrico apresenta em um ponto P de uma região a intensidade de 6.105 N/C, direção horizontal e sentido da esquerda para a direita. Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua sobre uma carga puntiforme q = 2µC, colocada no ponto P.
  7. 7. Vetor Campo Elétrico 2- Uma partícula eletricamente carregada com carga - 2µC é colocada em um ponto A de uma região onde existe um campo elétrico. Ao ser colocada no ponto A, a partícula ficou sob a ação de uma força elétrica horizontal de intensidade igual a 6.10-3N. Determine o módulo, a direção e o sentido do campo elétrico no ponto A.
  8. 8. Campo elétrico de uma carga puntiforme As características do vetor E, determinado pela carga Q criadora do campo são: • Intensidade: É dada pela equação: • Direção: É dada pela reta imaginária que une o ponto P à carga geradora Q. E = ko. |Q| d2
  9. 9. Campo elétrico de uma carga puntiforme O sentido do vetor E depende do sinal da carga de geradora Q. I. Quando a carga criadora do campo for positiva, o campo elétrico produzido será sempre de afastamento.
  10. 10. Campo elétrico de uma carga puntiforme O sentido do vetor E depende do sinal da carga de geradora Q. II. Quando a carga criadora do campo for negativa, o campo elétrico produzido será sempre de aproximação.
  11. 11. Linha de força É uma linha imaginária em que o vetor E é tangente a ela em cada um dos seus pontos.
  12. 12. Linha de força Carga positiva:
  13. 13. Linha de força Carga negativa:
  14. 14. Linha de força Resumindo:
  15. 15. Campo elétrico de uma carga puntiforme Aplicação: ER2. Caracterize o vetor campo elétrico gerado pela carga Q = -2nC no ponto P da figura. O meio é o vácuo, onde a constante eletrostática vale 9.109 N.m²/C². Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua em uma carga de prova q = -3µC, colocada no ponto P.
  16. 16. Campo elétrico de várias cargas puntiformes fixas Como cada carga Q cria um campo elétrico como se as outras não existissem, existirá em P, um campo elétrico resultante, dado por: 1 2 3RE E E E  
  17. 17. Linha de força Outra vez? Mas acabou de falar disso! Para duas cargas puntiformes e iguais, teremos:
  18. 18. Duas cargas puntiformes e iguais: Sinais contrários Sinais iguais Linha de força
  19. 19. Linha de força Aplicação: 1- (UNICAMP-SP) A figura mostra as linhas de força do campo eletrostático criado por um sistema de duas cargas puntiformes ql e q2. a) Nas proximidades de que carga o campo eletrostático é mais intenso? Por quê? b) Quais os sinais das cargas Q1 e Q2? Justifique.
  20. 20. Linha de força Aplicação: 2- Duas cargas elétricas de módulos iguais, q, porém de sinais contrários, geram no ponto O um campo elétrico resultante E. Qual o vetor que melhor representa esse campo elétrico? Faça a representação dos vetores e justifique sua resposta.
  21. 21. Campo Elétrico de uma carga puntiforme fixa Aplicação: EP1. Uma carga de prova, eletrizada positivamente com carga 2uC, é colocada em um ponto de um campo elétrico, cujo vetor tem direção horizontal, sentida esquerda para a direita e módulo 4.105 N/C. Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua na carga. EP2. Uma partícula puntiforme de massa 10 g, eletrizada positivamente com carga q, é colocada em um ponto de um campo elétrico cujo vetor possui intensidade 200 N/C, direção vertical e sentido para cima. Nesse ponto, a partícula permanece em equilíbrio devido à ação da gravidade. Sendo g = 10 m/s², calcule o valor da carga q.
  22. 22. Campo Elétrico de uma carga puntiforme fixa Aplicação: EP3. A intensidade do vetor campo elétrico E devido a uma partícula eletrizada Q varia de acordo com a distância d, con- forme mostra a hipérbole esquematizada no diagrama. Qual deve ser a intensidade do vetor campo elétrico em um ponto afastado 2d da carga Q?
  23. 23. Campo Elétrico de uma carga puntiforme fixa Aplicação: EP4. A intensidade do vetor campo elétrico E no ponto P, gerado pela carga puntiforme Q da figura, é de 9.105 N/C, no vácuo, onde a constante eletrostática vale 9.109 N.m2/C2. Determine o sinal e o valor da carga Q.
  24. 24. Campo Elétrico de uma carga puntiforme fixa Aplicação: 1. Uma partícula eletricamente carregada com carga Q = -8,0µC encontra-se no vácuo, conforme esquematizado na figura a seguir. A constante eletrostática do vácuo é k0= 9.109N.m2/C2. a) Determine a intensidade, a direção e o sentido do campo elétrico no ponto P, situado a 2 mm da carga geradora Q. b) Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua em uma carga de prova q = -3µC, colocada no ponto P.
  25. 25. Campo Elétrico de uma carga puntiforme fixa Aplicação: 2- (MACK) A intensidade do vetor campo elétrico gerado por uma carga Q puntiforme, positiva e fixa em um ponto do vácuo, em função da distância (d) em relação a ela, varia conforme o gráfico dado. A intensidade do vetor campo elétrico, no ponto situado a 6 m da carga, é: a) 2.105 N/C b) 3.105 N/C c) 4.105 N/C d) 5.105 N/C e) 6.105 N/C Perceba que, assim como a força, o campo elétrico também varia com o quadrado da distância!!!
  26. 26. Campo Elétrico de uma carga puntiforme fixa Aplicação: 3- O gráfico da figura ao lado indica como varia a intensidade do campo elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme Q positiva, em função da distância d, entre a carga Q e o ponto em estudo. O meio é o vácuo, cuja constante eletrostática é k0 = 9.109 N.m² / C². Determine: a) o valor da carga Q; b) a intensidade do campo elétrico E1 c) a intensidade da força elétrica que atua sobre uma carga de prova q = -2,0 µC, situada a 9,0 m da carga Q.
  27. 27. Exercícios de Revisão / Aprofundamento 1- Sejam duas cargas puntiformes, Q1 e Q2, dispostas conforme esquematizado na figura a seguir. Determine a intensidade do campo elétrico resultante no ponto P devido às cargas Q1 e Q2. Considere o meio que envolve as cargas como o vácuo, cuja constante eletrostática é k0 = 9.109 N.m²/C². 2- Duas cargas puntiformes de 4.10-6 C e -5.10-6 C estão fixas e separadas entre si, no vácuo, pela distância de 6 cm. Determine a intensidade do vetor campo elétrico no ponto médio M do segmento que une as cargas. Dado k0 = 9.109 N.m²/C².
  28. 28. Exercícios de Revisão / Aprofundamento 3- (VUNESP-SP) Na figura, o ponto P está equidistante das cargas fixas +Q e -Q. Qual dos vetores indica a direção e o sentido do campo elétrico em P, devido a essas cargas? a) A b) B c) C d) D e) E 4- (FATEC) Uma partícula de massa 1,0.10-5 kg e carga elétrica 2,0μC fica em equilíbrio quando colocada em certa região de um campo elétrico. Adotando-se g = 10m/s², o campo elétrico naquela região tem intensidade, em N/C, de: a)500 b)0,050 c)20 d)50 e)200
  29. 29. Exercícios de Revisão / Aprofundamento 5- (UFSM) Preencha as lacunas e, após, assinale a alternativa correta. Uma esfera de pequena massa, carregada positivamente, encontra-se em repouso, quando submetida, simultaneamente a um campo elétrico e ao campo gravitacional da Terra. Nessa situação, a direção do campo elétrico é _________ com sentido ___________. a) horizontal - do norte para o sul b) horizontal - do sul para o norte c) horizontal - do oeste para o leste d) vertical - de cima para baixo e) vertical - de baixo para cima. 6- (UFMT) Uma partícula com massa de 2 g permanece estacionária no laboratório quando submetida a um campo elétrico uniforme vertical de sentido para baixo e com intensidade de 500 N/C. Baseado nos dados, calcule a carga elétrica da partícula. (Considere g = 10 m/s².)
  30. 30. Exercícios de Revisão / Aprofundamento 7- (PUC-SP) Caracterize o campo elétrico capaz de equilibrar no ar, próximo ao solo, uma gota de óleo de 4.10-10g de massa e carga q = +1,6.10-18C. Considere g = 10 m/s². 8- (FURG) O módulo do campo elétrico produzido por uma carga pontual q, num ponto P, a uma dada distância da carga é E. Se afastarmos a carga, de tal modo que sua distância ao ponto P dobre, o valor do campo em P será: a) E/4 b) E/2 c) E d) 2E e) 4E

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