Definição , conceitos : LEi de coulomb , campo elétrico e linhas de força

1. Força Elétrica
Lei de Coulomb
Campo Elétrico
Linhas de Força
Profª. Renata Rios

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INTRODUÇÃO – LEI DE COULOMB
●
A Terra e a Lua se atraem mutuamente por uma força gravitacional
●
Expressa pela fórmula: F = G. m1.m2
r²
Onde:
G = constante gravitacional universal
m1 e m2 = são as massas da Terra e da Lua (dos corpos)
r = a distância entre a Terra e a Lua (os corpos)
●
Essa força de atração correm entre qualquer corpo celeste e estrelas
●
Algo semelhante ocorre com as cargas elétricas em menor nível

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LEI DE COULOMB
- Interação entre duas cargas Puntiformes -
A intensidade F da força de interação eletrostática entre duas cargas
elétricas puntiformes q1
e q2
, é diretamente proporcional ao produto
dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da
distância d que as separam:
F = Fe
= Força Eletrostática em N (Newtons)
F = K. |q1
| . |q2
k = k0
= constante eletrostática do meio
d² q1
e q2
= cargas elétricas em C (Coulomb)
d=r = distância entre as cargas em metros (m)
FORÇA DE ATRAÇÃO FORÇA DE REPULSÃO

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➔
OBS.:
●
A Lei de Coulomb só se aplica a cargas pontuais (puntiformes).
●
Carga elétrica puntiforme: é um corpo eletrizado cujas dimensões
são desprezíveis em comparação com as distâncias que os separam
de outros corpos eletrizados com as quais interage.
● Constante eletrostática no vácuo → k0
= 9.109
N.m²/C²
●
A força elétrica é uma grandeza vetorial , deve-se então considerar
soma de vetores, direção e sentido.
●
A lei de Coulomb estabelece o valor de uma força eletrostática.
●
A interação de cargas elétrica pontuais ocorre independente de
haver contato entre os corpos, ou seja, é uma força de campo.
LEI DE COULOMB
- Considerações-

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●
É a região do espaço que envolve um corpo eletrizado de carga Q,
denominada carga criadora, geradora ou fonte, e que fica
modificada pela sua presença.
●
A existência de um campo elétrico é verificada por uma carga de
prova ou carga teste puntiforme q.
●
Fórmula→ E = K.|Q| E – campo elétrico [N/C ou V/m]
r² Q – carga geradora do campo elétrico [C]
k ou k0
– constante eletrostática
no vácuo 9.100
[N.m²/C²]
r– distância do ponto até a carga geradora [m]
Campo Elétrico

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●
A relação entre o campo elétrico e a força elétrica que é exercida
sobre as cargas elétricas, definida de acordo com a equação:
E = F E = Campo Elétrico (N/C ou V/m)
q F = Força elétrica (N)
q = carga elétrica de prova (C )
F é a força elétrica e pode ser calculada com base na Lei de Coulomb.
Relação entre campo elétrico e força elétrica

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Seja Q uma carga puntiforme que cria um campo elétrico num ponto
P do campo, situado a uma distância d de Q. Esse campo pode ser
calculado somente pela carga:
Campo elétrico Campo elétrico
de aproximação de afastamento
Campo Elétrico em um Ponto devido a uma Carga

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Vetor Campo Elétrico num ponto é a força elétrica por unidade de
carga de prova q colocada no ponto P, que serve para avaliarmos
quantitativamente o campo elétrico nos diversos pontos da região
OBS: Num mesmo ponto do
espaço, que pertence a um campo
elétrico, existe um, e somente um,
vetor campo elétrico que
individualiza esse ponto.
Vetor campo elétrico

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Linhas de Força
●
Uma linha de força é uma linha imaginária desenhada de modo que
sua tangente em qualquer ponto aponte no sentido do vetor do campo
elétrico naquele ponto. A proximidade entre elas está relacionada com
a intensidade do campo elétrico naquela região do espaço.

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Exercícios sobre Força elétrica e Campo Elétrico
1. (Unifesp) Duas partículas de cargas elétricas Q1
= 4,0.10-16
C e Q2
= 6,0.1016
C
estão separadas no vácuo por uma distância de 3,0 . 10-9
m. Sendo
K0
=9.109
N.m²/ C², a intensidade da força de interação entre elas, em
Newtons, é de
a) 1,2.10-5
c) 1,8.10-4
e) 2,0.10-4
b) 2,4.10-4
d) 3,0.10-3
2. (FUVEST) Duas partículas eletricamente carregadas com +8,0 µC cada
uma são colocadas no vácuo a uma distância de 30cm, onde K= 9.109
N.m2
/C2
. A força de interação entre essas cargas é:
a) de repulsão e igual a 6,4N. d) de repulsão e igual a 1,6N.
b) de atração e igual a 6,4N e) de atração e igual a 1,6N
c) impossível de ser determinada

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Exercícios sobre Força elétrica e Campo Elétrico
3.Três objetos com cargas elétricas de mesmo módulo estão alinhados
como mostra a figura. O objeto C exerce sobre B uma força igual a 3,0
µN. A força elétrica resultante dos efeitos de A e C sobre B tem
intensidade de:
a) 2,0 µN b) 6,0 µN c) 24 Μn d) 12 µN e) 30 µN
4. Caracterize o campo elétrico capaz de equilibrar no ar, próximo ao
solo, uma gota de óleo de 4.10-10
g de massa e carga q = + 10e.
Considere: g = 10 m/s² ; E = 1,6.10-19
C
5. Qual a relação entre a força elétrica e a força gravitacional revelada por
Isaac Newton?

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Exercícios sobre Força elétrica e Campo Elétrico
6. (UFRS) As linhas de força da figura representam o campo elétrico
existente em torno dos corpos 1 e 2. Relativamente a seu estado de
eletrização, pode-se concluir que os corpos 1 e 2 se apresentam,
respectivamente:
a) com cargas positiva e negativa
b) com cargas negativa e positiva
c) com cargas positiva e positiva
d) com carga positiva e descarregada
e) descarregado e com carga positiva
7. Confeccione um mapa conceitual (PODEM USAR REFERÊNCIAS DA
INTERNET, MAS PROCUREM NÃO COPIAR) para cada conceito:
a) Lei de Coulomb b) Campo Elétrico