CARGA ELÉTRICA E FORÇA ELÉTRICA - FISICA

CARGA ELÉTRICA E FORÇA
CARGA ELÉTRICA E FORÇA
ELÉTRICA
ELÉTRICA
Professor: Pericles Oliveira
Professor: Pericles Oliveira
Junior.
Junior.

__
__ Thales de Milleto por volta de 600 a.c.,
por volta de 600 a.c.,
verificou que o se friccionar pele de animal com
verificou que o se friccionar pele de animal com
âmbar, este adquiria a capacidade de atrair
âmbar, este adquiria a capacidade de atrair
pequenos pedaços de palha ou fios de cabelo.
pequenos pedaços de palha ou fios de cabelo.
__ Em 1600 William
__ Em 1600 William Gilbert
Gilbert (1544 - 1603), médico
(1544 - 1603), médico
da corte na Inglaterra, menciona em seu
da corte na Inglaterra, menciona em seu
tratado
tratado De Magnete
De Magnete que outros corpos também
que outros corpos também
podem ser eletrizados pelo atrito.
podem ser eletrizados pelo atrito.
___ O nome de
___ O nome de Eletricidade
Eletricidade deriva da palavra
deriva da palavra
grega
grega Elektron
Elektron (
(ηλεκτρον
ηλεκτρον), que significa âmbar.
), que significa âmbar.

___ Charles François
___ Charles François du Fay
du Fay (1698 - 1739),
(1698 - 1739),
mostrou que existiam dois tipos de
mostrou que existiam dois tipos de
carga, às quais deu o nome de
carga, às quais deu o nome de "vítrea"
"vítrea"
para as que formam-se no vidro e de
para as que formam-se no vidro e de
"resinosa"
"resinosa" para as do âmbar. E que,
para as do âmbar. E que,
cargas de mesmo tipo repelem-se e
cargas de mesmo tipo repelem-se e
cargas de tipos diferentes atraem-se
cargas de tipos diferentes atraem-se.
.
Coube a Benjamin
Coube a Benjamin Franklin
Franklin (1706 -
(1706 -
1790) a denominação atual destas
1790) a denominação atual destas
cargas. De
cargas. De positiva
positiva para a
para a vítrea
vítrea e de
e de
negativa
negativa para a
para a resinosa
resinosa.
.

__ Em 1729 o químico britânico
__ Em 1729 o químico britânico Stephen Gray
Stephen Gray (1666
(1666
- 1736), mostrou que cargas elétricas podiam ser
- 1736), mostrou que cargas elétricas podiam ser
transmitidas
transmitidas através de determinados materiais,
através de determinados materiais,
mas permaneciam retidas em outros. Aqueles
mas permaneciam retidas em outros. Aqueles
materiais nos quais as cargas
materiais nos quais as cargas "fluiam"
"fluiam" foram
foram
chamados de
chamados de condutores
condutores e aqueles nos quais
e aqueles nos quais
ficavam retidas de
ficavam retidas de isolantes
isolantes.
.
 Materiais como o vidro, a borracha, a maioria
Materiais como o vidro, a borracha, a maioria
dos plásticos são bons isolantes.
dos plásticos são bons isolantes.
 Já os metais, a água contendo sais, ácidos ou
Já os metais, a água contendo sais, ácidos ou
bases, o corpo humano e a terra são bons
bases, o corpo humano e a terra são bons
condutores.
condutores.

___ A
___ A Carga elétrica
Carga elétrica ou
ou carga eléctrica
carga eléctrica é uma
é uma
propriedade
propriedade física fundamental e é esta
fundamental e é esta
propriedade que determina algumas das
propriedade que determina algumas das
interações eletromagnéticas.
.
___ No S.I. a unidade de carga elétrica chama-se
___ No S.I. a unidade de carga elétrica chama-se
coulomb ( C ).
coulomb ( C ).
 No sistema CGS, a unidade de carga
No sistema CGS, a unidade de carga
chama-se (stat C)
chama-se (stat C)
 1 C = 3,00 . 10
1 C = 3,00 . 10 9
9
stat C
stat C

__Carga elétrica elementar é a menor
__Carga elétrica elementar é a menor
quantidade de carga elétrica existente
quantidade de carga elétrica existente
livre na natureza.
livre na natureza.
__
__Os prótons e elétrons são portadores
Os prótons e elétrons são portadores
de carga elétrica elementar, onde a
de carga elétrica elementar, onde a
carga elétrica dos prótons é
carga elétrica dos prótons é positiva
positiva (+)
(+)
e a do elétron é
e a do elétron é negativa
negativa (-).
(-).
 A carga elementar vale:
A carga elementar vale:
|e| = 1,6.10
|e| = 1,6.10-19
-19
C.
C.

__Quando, por um processo qualquer, se
__Quando, por um processo qualquer, se
consegue desequilibrar o número de
consegue desequilibrar o número de
prótons com o número de elétrons,
prótons com o número de elétrons,
dizemos que o corpo está eletrizado,
dizemos que o corpo está eletrizado,
eletricamente carregado.
eletricamente carregado.
_
_ A
A fórmula da carga elétrica é Q=
fórmula da carga elétrica é Q= 
 n.|e|,
n.|e|,
onde
onde n
n é um número inteiro, que
é um número inteiro, que
representa o número de cargas
representa o número de cargas
elementares em excesso
elementares em excesso

__ Em 1785, Charles Augustin
__ Em 1785, Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806),
(1736 - 1806),
utilizando uma balança de torção inventada por ele e por
utilizando uma balança de torção inventada por ele e por
John Mitchell determinou empiricamente os valores de
John Mitchell determinou empiricamente os valores de
atração e repulsão elétricas.
atração e repulsão elétricas.
 F
F 
 ;
; F
F 
 |Q1| | Q2|
|Q1| | Q2|

 F = onde, ε
F = onde, εo
o é a
é a
permissividade elétrica do espaço livre(vácuo).
permissividade elétrica do espaço livre(vácuo).
 
o
o = 8,85 x 10
= 8,85 x 10 -12
-12
C
C2
2
/ N.m
/ N.m2
2
.
.
 K
Ko
o = = 8,99 . 10
= = 8,99 . 109
9
, constante eletrostática
, constante eletrostática
do espaço livre
do espaço livre
2
1
r
0
4
1
 2
2
1 |
||
|
r
Q
Q
0
4
1


__ Convencionaremos que a força sentida por q
__ Convencionaremos que a força sentida por q2
2
devido a carga q
devido a carga q1
1será representada por e
será representada por e
a força sentida por q
a força sentida por q1
1 devido a carga q
devido a carga q2
2 por
por
. Desta forma a equação que representa a
. Desta forma a equação que representa a
força elétrica na esfera q
força elétrica na esfera q1
1 é dada como:
é dada como:
onde é o vetor unitário da direção de 2 para 1
onde é o vetor unitário da direção de 2 para 1

Vamos analisar agora quando temos mais
Vamos analisar agora quando temos mais
de duas cargas. A Força resultante numa
de duas cargas. A Força resultante numa
determinada carga será a soma das forças
determinada carga será a soma das forças
individuais de cada carga agindo sobre
individuais de cada carga agindo sobre
ela. Porém como se trata de um vetor,
ela. Porém como se trata de um vetor,
teremos uma soma vetorial de forças.
teremos uma soma vetorial de forças.
Vide figura abaixo:
Vide figura abaixo:

Pela figura acima temos que a força
Pela figura acima temos que a força
elétrica sobre a carga Q
elétrica sobre a carga Q5
5 será o somatório
será o somatório
das forças devido a cada uma das cargas.
das forças devido a cada uma das cargas.
Então:
Então:
Genericamente teremos:
Genericamente teremos:
A este princípio damos o nome de
A este princípio damos o nome de Princípio
Princípio
de Superposição
de Superposição.
.

CAMPO ELÉTRICO
CAMPO ELÉTRICO
 É uma região criada por corpos carregados,
É uma região criada por corpos carregados,
onde cargas de provas nela colocadas, ficam
onde cargas de provas nela colocadas, ficam
sob ação de uma força elétrica.
sob ação de uma força elétrica.

Linhas de força (ou linhas de campo)
Linhas de força (ou linhas de campo)
 O conceito de linhas de força foi
O conceito de linhas de força foi
introduzido pelo físico inglês M. Faraday,
introduzido pelo físico inglês M. Faraday,
no século passado, com a finalidade de
no século passado, com a finalidade de
representar o campo elétrico através de
representar o campo elétrico através de
diagramas.
diagramas.
 Chama-se linha de força de um
Chama-se linha de força de um
campo elétrico a uma linha em que
campo elétrico a uma linha em que
cada um de seus pontos é tangente
cada um de seus pontos é tangente
ao vetor campo elétrico desse ponto.
ao vetor campo elétrico desse ponto.

1-Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas;
1-Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas;
2-As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico;
2-As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico;
3-Duas linhas de força nunca se cruzam;
3-Duas linhas de força nunca se cruzam;
4-A intensidade do campo elétrico é proporcional à concentração das linhas
4-A intensidade do campo elétrico é proporcional à concentração das linhas
de força.
de força.

Alguns exemplos de campos
Alguns exemplos de campos

Um caso de particular importância é quando temos 2 cargas de mesmo
Um caso de particular importância é quando temos 2 cargas de mesmo
valor mas de sinais contrários separados por uma distância 2a (vide
valor mas de sinais contrários separados por uma distância 2a (vide
figura abaixo). Estudamos o campo elétrico num ponto p a uma distância
figura abaixo). Estudamos o campo elétrico num ponto p a uma distância
d qualquer muito maior que 2a situado sobre a mediatriz do segmento
d qualquer muito maior que 2a situado sobre a mediatriz do segmento
que une Q + e Q − .
que une Q + e Q − .
A este sistema chamamos de
A este sistema chamamos de Dipolo Elétrico
Dipolo Elétrico.
.
Chamaremos as carga +
Chamaremos as carga +Q
Q e
e −
−Q
Q de
de Q
Q1
1e Q
e Q2
2 respectivamente
respectivamente
Logo o campo elétrico no ponto
Logo o campo elétrico no ponto p
p é a soma vetorial dos campos.
é a soma vetorial dos campos.
O campo total será então:

Analizando a decomposição dos vetores campo em
Analizando a decomposição dos vetores campo em x
x e em
e em y
y,
,
vemos que as componentes em
vemos que as componentes em x
x se anulam, sendo o campo no
se anulam, sendo o campo no
ponto
ponto p
p composto somente pela componentes em
composto somente pela componentes em y
y dos campos
dos campos
E
E1
1 e
e E
E2
2
Teremos então:
Teremos então:

Sabemos também que os valores das cargas
Sabemos também que os valores das cargas Q
Q1
1 e
e Q
Q2
2, são iguais.
, são iguais.
Isso nos permite reescrever a equação para:
Isso nos permite reescrever a equação para:
p = 2Qa, é o momento de dipolo elétrico.
p = 2Qa, é o momento de dipolo elétrico.

Calcule a direção, o sentido e a intensidade do
campo elétrico no ponto P da Fig.3 devidos as três
cargas pontuais.

Quais a intensidade, a direção e o sentido do campo
elétrico no centro do quadrado da Fig.4 se q = 1, 0 × 10−8
C e
a = 5, 0 cm?

Na Fig.2, (a) quais as componentes horizontais e (b) quais as
Na Fig.2, (a) quais as componentes horizontais e (b) quais as
componentes verticais da força eletrostática resultante sobre a
componentes verticais da força eletrostática resultante sobre a
partícula carregada no canto inferior esquerdo do quadrado se
partícula carregada no canto inferior esquerdo do quadrado se
q = 1,0 × 10
q = 1,0 × 10 -7
-7
C e a = 5,0cm?
C e a = 5,0cm?

POTENCIAL ELÉTRICO
POTENCIAL ELÉTRICO
 Com relação a um campo elétrico interessa-nos a capacidade de
Com relação a um campo elétrico interessa-nos a capacidade de
realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do
realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do
valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa
valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa
capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico.
capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico.
 Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga
Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga
de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa
de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa
energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente
energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente
entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-
entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-
se potencial elétrico do ponto. Ele pode ser calculado pela expressão:
se potencial elétrico do ponto. Ele pode ser calculado pela expressão:
onde V é o potencial elétrico, Ep a energia potencial e q a
onde V é o potencial elétrico, Ep a energia potencial e q a carga. A
carga. A
unidade no S.I. é J/C = V (volt)
unidade no S.I. é J/C = V (volt)
 Portanto, quando se fala que o potencial elétrico de um ponto L
Portanto, quando se fala que o potencial elétrico de um ponto L
é V
é VL
L = 10 V, entende-se que este ponto consegue dotar de 10J de
= 10 V, entende-se que este ponto consegue dotar de 10J de
energia cada unidade de carga da 1C.
energia cada unidade de carga da 1C.

CARGA ELÉTRICA E FORÇA ELÉTRICA - FISICA

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a CARGA ELÉTRICA E FORÇA ELÉTRICA - FISICA

CARGA ELÉTRICA E FORÇA ELÉTRICA - FISICA