Baixe Exercícios de Eletrostática: Campo Elétrico, Potencial Elétrico e Energia Potencial e outras Esquemas em PDF para Energia, somente na Docsity!
Campo elétrico
Então, dizemos que a carga q está imersa num campo elétrico gerado pela carga Q. Portanto podemos definir campo elétrico como sendo uma região do espaço em torno de uma carga ou superfície carregada ( Q ), onde qualquer corpo eletrizado fica sujeito à ação de uma força de origem elétrica. Q q 1 q 2 F 1 F 2 Considere uma carga central Q ( carga geradora ). Quando colocamos uma carga q ( carga de prova ), próxima a carga geradora ( Q ), esta ficará sujeita a ação de uma força elétrica, que pode ser atrativa ou repulsiva, dependendo do sinal das cargas.
Vetor campo elétrico
P P mg . F m F q E . q q F E
ou
masossentidosdependemdesinaldeq: Conclui - seatravésdessasexpressões,queEeFtêmamesmadireção; q > 0 q < 0 F eE têm os mesmos sentidos F eE têm sentidos opostos
F F E E C N
Campo elétrico devido a cargas elétricas
puntiformes
Se Q>0, o vetor campo elétrico é de afastamento Se Q<0, o vetor campo elétrico é de aproximação
Intensidade de campo elétrico ( E )
A intensidade do vetor campo elétrico por uma carga puntiforme Q , não depende da carga de prova q , como aparenta a expressão: F q. E Pela Lei de Coulomb, temos: 2 . . d Q q k F Igualando-se as duas expressões, temos: 2 .
.. d Q q q E k 2 . d Q E k E d
Linhas de força
As linhas de força ( ou linhas de campo ) são linhas imaginárias, tangentes aos vetores campo elétrico em cada ponto do espaço sob influência elétrica e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico.
E
E
E
E
As linhas de força serão empregadas no sentido de visualizar melhor a atuação do campo elétrico e não no sentido quantitativo.
Cargas isoladas: linhas de forças radiais
Linhas de força
Linhas de força
O número de linhas de campo é proporcional ao módulo de sua carga Obs: As linhas de campo nunca se cruzam, pois se isso acontecesse teríamos dois vetores campo elétrico definidos num mesmo ponto, tangenciando uma das linhas de força Quanto mais concentradas estiverem as linhas de campo maior será o campo. EB > EC > EA
- Uma carga puntiforme positiva Q 1 = 18 · 10–^6 C dista no vácuo 20 cm de outra Q 2 = – 8 · 10–^6 C conforme figura abaixo. Dado: K 0 = 9 · 10^9 Nm^2 /C^2 Determine a intensidade do campo elétrico E criado por estas duas cargas no ponto P.
E 2 E 1
4 ) Uma carga elétrica q fica sujeita a uma força elétrica de 4 , 0 mN ao ser colocada num campo elétrico de 2 , 0 kN/C. O valor da carga elétrica q, em microcoulomb (μC), é de: a) 4 , 0 d) 1 , 0 b) 3 , 0 e) 0 , 5 c) 2 , 0 Dados : F = 4,0 mN = 4,0. 10
- 3 N; E = 2,0 k N/C = 2,0. 10 3 N/C E = F/ q q = F/ E q = 4. 10-^3 / 2. 10^3 q = 2. 10
- 6 ou 2,0 μC
- O módulo do vetor campo elétrico (E) gerado por uma esfera metálica de dimensões desprezíveis, eletrizada positivamente, no vácuo (k 0 = 9. 10^9 N. m 2 /C 2 ), varia com a distância ao seu centro (d), segundo o diagrama dado. Sendo e = 1,6. 10-^19 C (módulo da carga do elétron ou do próton) a carga elementar, podemos afirmar que essa esfera possui: a) um excesso de 1. 10 10 elétrons em relação ao número de prótons b) um excesso de 2. 10^10 elétrons em relação ao número de prótons c) um excesso de 1. 10 10 prótons em relação ao número de elétrons d) um excesso de 2 .10^10 prótons em relação ao número de elétrons e) igual número de elétrons e prótons
6 ) Uma carga elétrica de 1 μC suspensa de um fio inextensível e sem massa está equilibrada, na posição mostrada na figura, pela ação de um campo eletrostático de intensidade 10 7 V/m. O ângulo formado entre o fio e a direção vertical é de 30 º. O valor da tensão no fio será de: a) 20 N b) 1 N c) 2 N d) 120 N e) 1 , 4. 10 -^2 N F = q. E F = 1. 10
- 6 . 10 7 F = 10 N F = Tx F = T. cos 60° 10 = T. ½ T = 20 N Letra a P = Ty m. g = T. sen 60° m .10 = T. 20. √3/ m = 2,0. √3/ m = √3 kg
7 ) Nos vértices dos ângulos agudos de um triângulo retângulo são colocadas duas partículas eletrizadas, A e B, com cargas QA = – 7 , 2 μC e QB = – 9 , 6 μC. A situação descrita é representada na figura a seguir, onde encontramos os dados complementares: Determine: a) a intensidade do campo elétrico resultante no ponto C; b) o módulo da força resultante, devida a esse campo, numa carga de prova de + 2 , 0 μC, se esta fosse colocada no ponto C. Dado: constante eletrostática do meio = 1 , 0 · 10 10 (Sl) a) b)
