apresentação do powerpoint - colégio dinâmico · ponto do campo elétrico por ela gerado, o...
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CAMPO ELÉTRICO
GRANDEZAS DE CAMPO:
Exemplos:
o Força Gravitacionalo Força Magnéticao Força Elétrica
➢ CAMPO GRAVITACIONAL:
P
m
Como:
P=m.gP
mg=
➢ CAMPO ELÉTRICO:
Como m>0, g e P tem sempre a mesmadireção e mesmo sentido.
+
-q
FEL
qE=
FELOnde:
Campo ElétricoQ= Carga Fonteq= Carga de prova
=Força Elétrica FEL
E=
Como q pode assumir valores positivos ou negativos, E e F terão sempre a mesmadireção mas podem ter sentidos opostos.
EL
o CAMPO ELÉTRICO GERADO POR CARGAS PUNTIFORMES:
➢ CARGA POSITIVA: Campo de afastamento. ➢ CARGA NEGATIVA: Campo de aproximação.
+
E
-
E
o CAMPO ELÉTRICO GERADO POR CARGAS PUNTIFORMES:
SENTIDO DO CAMPO E SENTIDO DA FORÇA ELÉTRICA
➢ CARGA POSITIVA: .
➢ CARGA NEGATIVA: Campo de aproximação.
+
E
-
E
-FEL
+
ELF
E
+
q1
q2
FEL
q2
-ELF
E
A Força Elétrica sempre terá o mesmo sentido do vetor campo elétrico E se a carga de prova q for positiva, e F sempre terá o sentido oposto ao vetor campo elétrico E se a carga de prova q for negativa. EL
o CÁLCULO DO MÓDULO DO CAMPO ELÉTRICO
qE=
FEL (Fórmula Geral)
E= 𝐾. 𝑄 .|𝑞|
𝑑²
|𝑞|
Substituindo o conceito de força elétrica:
Então:
𝐸 =𝐾. 𝑄
𝑑²(Módulo do campo elétrico)
Hipérbole Cúbica
𝐸 =𝐾. 𝑄
𝑑²
Unidade: N/C
o CAMPO ELÉTRICO GERADO POR VÁRIAS CARGAS PUNTIFORMES
Hipérbole cúbica
Se um campo elétrico for gerado por diversas cargas elétricas, então em cada um de seus pontos, o campo elétrico será dado pela soma vetorial dos campos parciais produzidos por cada carga isoladamente.
Exemplo de aplicação :De acordo com essa teoria, a carga elétrica distribuída na superfície de um corpo pontiagudo tem a tendência de acumular-se nas pontas, tornando o ar condutor nas proximidades desses locais.
Em virtude da alta concentração de cargas, o campo elétrico e a densidade de cargas são muito maiores nas extremidades de qualquer objeto pontiagudo.
o PODER DAS PONTAS
• PARA-RAIOS
o BLINDAGEM ELETROSTÁTICA E GAIOLA DE FARADAY
o campo elétrico no interior de um condutor é nulo.
+
E
-FEL
+
ELF
E
q1
q2
• POTENCIAL ELÉTRICO (V)
V=E𝑝
𝑞
Energia associada à carga, colocada em um determinado ponto do campo elétrico.
V=k.𝑄
𝑑
O potencial elétrico é uma grandeza escalar.
Q>0 V>0
Q<0 V<0Unidade: volt(V)
EXEMPLO:
1. (Mackenzie-SP) Na determinação do valor de uma caga elétrica puntiforme, observamos que, em um determinado ponto do campo elétrico por ela gerado, o potencial elétrico é de 18kV e a intensidade do vetor campo elétrico é de 9,0 kN/C. Se o meio é o vácuo (K0=9. 109 N.m²/C²), o valor dessa carga é:
a) 4,0 𝜇C b) 3,0 𝜇C c) 2,0 𝜇C d) 2,0 𝜇C e) 0,5 𝜇C
EXEMPLO:
1. (Mackenzie-SP) Na determinação do valor de uma caga elétrica puntiforme, observamos que, em um determinado ponto do campo elétrico por ela gerado, o potencial elétrico é de 18kV e a intensidade do vetor campo elétrico é de 9,0 kN/C. Se o meio é o vácuo (K0=9. 109 N.m²/C²), o valor dessa carga é:
a) 4,0 𝜇C b) 3,0 𝜇C c) 2,0 𝜇C d) 2,0 𝜇C e) 0,5 𝜇C
Solução:
De 𝐸 =𝐾.|𝑄|
𝑑²e V=
𝐾.𝑄
𝑑e sendo Q>0, pois V>0
Vem: V=E.d
Logo: 18. 103=9,0. 103.d d= 2,0 m
De V= K.𝑄
𝑑, temos: 18. 103= 9,0. 109.
𝑄
2,0Q= 4,0. 10−6C Q= 4,0 𝜇C Alternativa A
EXERCÍCIO:
1. Uma partícula está eletrizada com carga Q= - 4,0 𝜇C, no vácuo, produzindo um campo elétrico ao seu redor.Sabendo que um ponto P está situado a uma distância de 20 cm dessa carga, Calcule:a) O potencial elétrico no ponto P, sendo a constante eletrostática (K0=9. 109 N.m²/C²); b) A distância de um ponto M até a carga Q, sendo o potencial elétrico no ponto M igual a -1,8. 10−4 V.
o ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA (Ep)
V=E𝑝
𝑞
V=k.𝑄
𝑑
Como:
(Equação I)
e
(Equação II)
Então, substituindo a equação II na equação I,
k. 𝑄
𝑑=E𝑝
𝑞
E𝑝 =k. 𝑄. 𝑞
𝑑
Temos:
(Energia potencial elétrica)
Unidade: joule (J)
o POTENCIAL ELÉTRICO DEVIDO A VÁRIAS
CARGAS PUNTIFORMES
P
d1
d2
d3
-Q1
+Q2
-Q3
V=V1+V2+...Vn
o DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO
UAB=VA-VB
Ou,
Unidade: volt(V)
CEU
𝜏AB=F.dF=q.E
𝜏AB=q.E.d
𝜏 = Trabalho da força elétrica
𝜏AB = Ep(A) -Ep(B)
(soma algébrica)
o DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO
E.d=U
CEU
A diferença de potencial elétrico entre dois pontos pode ser escrita em função do trabalho da força elétrica:
𝜏AB = 𝑞(VA-VB) = q.U U=𝜏AB
q
Para expressão do trabalho da força elétrica para campoelétrico uniforme :
U=𝜏AB
q
= q.E.d = E.d
q
A partir da relação obtida E=U/d, definimos outra unidade de campo elétrico, volt/metro (V/m):
EXEMPLO:
1. Na figura representamos as linhas de força de um campo elétrico uniforme de intensidade E=1,0. 103 V/m em três superfícies equipotenciais, A,B e C, de potenciais VA= 90 V, VB=60 V e Vc, respectivamente.
VA VB VCd d2
E
Determine: a) a distância d entre as superfícies equipotenciais A e B;b) o Potencial elétrico Vc.
EXEMPLO:
1. Na figura representamos as linhas de força de um campo elétrico uniforme de intensidade E=1,0. 103 V/m em três superfícies equipotenciais, A,B e C, de potenciais VA= 90 V, VB=60 V e Vc, respectivamente.
VA VB VCd d2
E
Determine: a) a distância d entre as superfícies equipotenciais A e B;b) o Potencial elétrico Vc.
𝑎) 𝑑 =𝑉𝐴 − 𝑉𝐵
𝐸=
90 − 60
1. 103⇒ 𝑑 = 0,03𝑚 = 3𝑐𝑚
b) VB - VC = E.𝑑
2⇒ 60 − 𝑉𝐶 = 1. 103.
0,03
2⇒ 𝑉𝐶 = 45𝑉
Solução: