Aula de Carga Elétrica, Slides de Eletromagnetismo

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Sejam todos bem-vindos!

Física III

Prof. Dr. Cesar Vanderlei Deimling

O segundo semestre

O plano de ensino

Bibliografia:

Tales de Mileto (640 – 540 ac)

 Verificou que, ao esfregar um âmbar a um pedaço de pele de carneiro, observou que pedaços de palhas e fragmentos de madeira começaram a ser atraídas pelo próprio âmbar. (origens da eletrostática)

 Constatou que pequenas pedrinhas tinham a capacidade de atrair, tanto objetos de ferro, quanto a de atraírem-se. (origens do magnetismo)

Hans Christian Oersted (1777 - 1851)

 Descobriu que uma corrente elétrica em um fio é capaz de mudar a direção da agulha de uma bussola. (origens do eletromagnetismo)

Neutron (n) : m = 1.675 10 -27^ kg; q = 0 Próton (p) : m = 1.673 10 -27^ kg; q = e+^ = +1.602 10 -19^ C Elétron (e) : m = 9. 11  10 -^31 kg; q = e-^ = - 1. 602  10 -^19 C

Partículas que constituem os átomos

 Átomo Neutro: N° de prótons = N° de elétrons  Íon Positivo: N° de prótons > N° de elétrons  Íon Negativo: N° de prótons < N° de elétrons

A ionização é o processo na qual os átomos perdem ou ganham elétrons.

Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais

opostos se atraem!

Repulsão (^) Atração

Tipos de materiais

Condutores: Compõe a classe de materiais que possuem elétrons livres na banda de condução. Esses elétrons não estão ligados a um núcleo especifico de um átomo. Exemplo: Metais.

Não condutores: também conhecidos por isolantes, são materiais nos quais os elétrons da banda de valência estão ligados aos núcleos e por isso não se movem com facilidade. Exemplos: Borrachas, plásticos, água destilada, vidro.

Semicondutores: são materiais que possuem propriedades intermediarias entre os metais e os isolantes como o silício e o germânio.

Supercondutores: são materiais que, em determinadas condições, apresentam duas características simultaneamente: resistência elétrica nula e o diamagnetismo perfeito.

i  dq / dt

Implicações: Concentração de cargas na superfície externa. Corrente elétrica: i

i   q / t

i [ C / s ][ A ]

Processo de eletrização: atrito, indução e contato

Nos materiais isolantes, as moléculas do material são polarizadas (separação de cargas negativas e positivas em uma molécula) em decorrência da proximidade das cargas do bastão.

Quantização da carga

Todas as cargas observáveis ocorrem em múltiplos inteiros da carga “ e ”; |carga do elétron|.

q  ne e x C 19 1 , 602 10  

n  1 , 2 , 3 ...

Lei de Coulomb ( Força Elétrica )

r r

kq q F (^) 2 ˆ 1 2 12 

 

r

y

q 1  x

q 2 



Fy

Fx

sen j

r

kqq

i

r

kq q

F 12 12 2 cos ˆ^122 ˆ

   (^)  

K = 8,99x10^9 Nm^2 /C^2

Exemplo 1: Determinar as componentes da força conforme o esquema abaixo.

Fx Fy

F 12

r ˆ cos i ˆ sen ˆ j

Lei de Coulomb

F 1 (^) total F 12 F 13 F 14 ... F 1 n

         

Na presença de mais de uma carga...

Distribuição contínua de carga em uma casca esférica:

Distribuição contínua de carga em uma casca esférica:

Exemplo: Uma cascas esférica grande, de carga q 2 positiva e raio r = z é concêntrica a oura casca esférica menor q 1 negativa de raio r = w. Considerando que a distribuição de cargas é contínua e uniforme ao longo das esferas, determine algebricamente a força que uma carga q positiva quando ela ocupa a posição c, interior às duas cascas (c > w), posição b (entre as duas cascas), e também a posição a externa às duas cascas.

No interior das duas cascas a força que a partícula q sente é nula!

Entre as duas cascas:

𝑏^2

Externa às duas cascas:

𝑎^2

𝑎^2

Lista de Exercícios Cap. 21 – 8ª ed.

3, 5, 6, 7, 9, 11, 15, 17, 21, 27, 31, 33, 54 e 60

Lista de Exercícios Cap. 21 – 9ª ed.

1 - 7 - 10 - 5 - 9 - 7 - 13 - 15 - 23 - 25 - 33 - 29 - 42 e 62

Referências

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.; Fundamentos de Física:

Eletromagnetismo. 8 a^ ed. Rio de janeiro: LTC, 2009. v3.

TIPLER, P. A.; Física para Cientistas e Engenheiros. 4a ed, LTC, 2000. v2.

SEARS, F.; ZEMANSKY, M.W.; YOUNG, H.; FREEDMAN, R.A.; Física:

Eletromagnetismo. 12a ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2008. v3.