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FORÇA ELÉTRICA
Paulo Victor Araújo Lopes
Introdução
• No século XVIII, o francês Charles François
Dufay detectou a existência de dois tipos de
cargas elétricas, as quais denominou de
“vítrea” e “resinosa”, pois notara que um
bastão de vidro atritado com seda adquiria
carga elétrica diferente da adquirida por um
bastão de resina atritado com lã.
Introdução
• Mais tarde, Benjamin Franklin foi o primeiro a
utilizar as palavras carga “positiva” para a
carga “vítrea” e carga “negativa” para a carga
resinosa.
• Dufay, nas suas experiências, concluiu que:
• “cargas elétricas de mesmo nome (sinal) se
repelem e de nomes contrários se atraem”
• Este fato ficou conhecido como “Lei de Dufay”.
Introdução
Introdução
• Estamos iniciando o estudo da eletrostática,
parte da Física que trata de fenômenos
envolvendo cargas elétricas em equilíbrio.
• Em muitos dos fenômenos que serão
estudados, utilizaremos o conceito de carga
elétrica puntiforme; trata-se de um corpo
dotado de carga elétrica, cujas dimensões são
desprezíveis em relação às distâncias a outros
corpos eletrizados.
Lei de Coulomb
• Em 1784, o físico francês Charles Augustin
Coulomb (1736-1806), utilizando uma balança
de torção de extrema sensibilidade, obteve
experimentalmente a relação da força de
interação entre duas cargas puntiformes.
Lei de Coulomb
Lei de Coulomb
• Essa relação, conhecida como a lei de
Coulomb, estabelece que:
• “A intensidade da força de interação elétrica
entre duas cargas puntiformes é diretamente
proporcional ao produto dos módulos das
cargas e inversamente proporcional ao
quadrado da distância entre elas.”
Lei de Coulomb
• Matematicamente, a lei de coulomb é expressa
na forma:

• em que |Q| e |q| representam os módulos das
cargas e d, a distância entre elas.
• A constante k de proporcionalidade está
relacionada ao meio em que as cargas se
encontram.
Lei de Coulomb
• Sendo esse meio o vácuo, seu valor, em
unidades do S.I., é:

• denominada “constante eletrostática do
vácuo”.
• A equação que representa a lei de Coulomb
nos fornece o módulo da força elétrica entre
duas cargas elétricas puntiformes.
Lei de Coulomb
• A direção da força de interação entre as duas
cargas elétricas é a reta que contém essas
cargas.
• Em relação ao sentido, temos:
• Atração, quando as cargas elétricas forem de
sinais contrários;
• Repulsão, quando as cargas elétricas forem de
mesmo sinal.
Lei de Coulomb
A. Gráfico: F × d
• Variando-se a distância d de separação entre
duas cargas elétricas Q e q, o módulo da força
de interação entre elas varia conforme mostra
a tabela.
A. Gráfico: F × d
• Observe na tabela que, quando dobramos o
valor da distância, o módulo da força reduz-se
a 1/4 do valor original e, quando reduzimos o
valor da distância à metade, o módulo da
força quadruplica.
• Com base na tabela, podemos construir o
gráfico F × d, em coordenadas cartesianas,
conforme figura seguinte.
A. Gráfico: F × d
Verificando a aprendizagem
• 01. Duas cargas elétricas puntiformes, Q1=+3·10–5 C e
Q2=–2·10–5C, encontram-se no vácuo separadas por
3,0cm.
• Sendo k0 = 9 ·109 N·m2/C2 a constante eletrostática do
vácuo, a força de interação elétrica entre elas é:
• a. 6 · 10–5 N; atração
• b. 0,6 N; atração
• c. 0,6 N; repulsão
• d. 6 · 103 N; atração
• e. 6 · 103 N; repulsão
Verificando a aprendizagem
• 02. O gráfico mostrado na figura seguinte
ilustra como varia o módulo da força elétrica
entre duas cargas elétricas iguais em função
da distância entre elas.
• Sabendo-se que a constante eletrostática do
meio onde as cargas se encontram vale
k=9·109 N · m2/C2, determine o módulo de
cada carga elétrica.
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Força elétrica parte 1

  • 2. Introdução • No século XVIII, o francês Charles François Dufay detectou a existência de dois tipos de cargas elétricas, as quais denominou de “vítrea” e “resinosa”, pois notara que um bastão de vidro atritado com seda adquiria carga elétrica diferente da adquirida por um bastão de resina atritado com lã.
  • 3. Introdução • Mais tarde, Benjamin Franklin foi o primeiro a utilizar as palavras carga “positiva” para a carga “vítrea” e carga “negativa” para a carga resinosa. • Dufay, nas suas experiências, concluiu que: • “cargas elétricas de mesmo nome (sinal) se repelem e de nomes contrários se atraem” • Este fato ficou conhecido como “Lei de Dufay”.
  • 5. Introdução • Estamos iniciando o estudo da eletrostática, parte da Física que trata de fenômenos envolvendo cargas elétricas em equilíbrio. • Em muitos dos fenômenos que serão estudados, utilizaremos o conceito de carga elétrica puntiforme; trata-se de um corpo dotado de carga elétrica, cujas dimensões são desprezíveis em relação às distâncias a outros corpos eletrizados.
  • 6. Lei de Coulomb • Em 1784, o físico francês Charles Augustin Coulomb (1736-1806), utilizando uma balança de torção de extrema sensibilidade, obteve experimentalmente a relação da força de interação entre duas cargas puntiformes.
  • 8. Lei de Coulomb • Essa relação, conhecida como a lei de Coulomb, estabelece que: • “A intensidade da força de interação elétrica entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.”
  • 9. Lei de Coulomb • Matematicamente, a lei de coulomb é expressa na forma: • em que |Q| e |q| representam os módulos das cargas e d, a distância entre elas. • A constante k de proporcionalidade está relacionada ao meio em que as cargas se encontram.
  • 10. Lei de Coulomb • Sendo esse meio o vácuo, seu valor, em unidades do S.I., é: • denominada “constante eletrostática do vácuo”. • A equação que representa a lei de Coulomb nos fornece o módulo da força elétrica entre duas cargas elétricas puntiformes.
  • 11. Lei de Coulomb • A direção da força de interação entre as duas cargas elétricas é a reta que contém essas cargas. • Em relação ao sentido, temos: • Atração, quando as cargas elétricas forem de sinais contrários; • Repulsão, quando as cargas elétricas forem de mesmo sinal.
  • 13. A. Gráfico: F × d • Variando-se a distância d de separação entre duas cargas elétricas Q e q, o módulo da força de interação entre elas varia conforme mostra a tabela.
  • 14. A. Gráfico: F × d • Observe na tabela que, quando dobramos o valor da distância, o módulo da força reduz-se a 1/4 do valor original e, quando reduzimos o valor da distância à metade, o módulo da força quadruplica. • Com base na tabela, podemos construir o gráfico F × d, em coordenadas cartesianas, conforme figura seguinte.
  • 16. Verificando a aprendizagem • 01. Duas cargas elétricas puntiformes, Q1=+3·10–5 C e Q2=–2·10–5C, encontram-se no vácuo separadas por 3,0cm. • Sendo k0 = 9 ·109 N·m2/C2 a constante eletrostática do vácuo, a força de interação elétrica entre elas é: • a. 6 · 10–5 N; atração • b. 0,6 N; atração • c. 0,6 N; repulsão • d. 6 · 103 N; atração • e. 6 · 103 N; repulsão
  • 17. Verificando a aprendizagem • 02. O gráfico mostrado na figura seguinte ilustra como varia o módulo da força elétrica entre duas cargas elétricas iguais em função da distância entre elas. • Sabendo-se que a constante eletrostática do meio onde as cargas se encontram vale k=9·109 N · m2/C2, determine o módulo de cada carga elétrica.