Eletrostática - Força elétrica

Existe uma força que atua entre cargas elétricas. Essa força é dada pela expresão:

Fel = K . |Q1 | . |Q2 | / (d12)2

Fel Força elétrica

K constante que depende do meio. No vácuo: K = 9 . 109 N . m2 / C2

Q carga elétrica.d distância entre as cargas.

Sobre a Força Elétrica:

A mesma força que Q1 exerce em Q2, Q2 exerce em Q1 (ação e reação).

No caso de esferas carregadas, a distância utilizada na equação é medida a partir do centro das esferas.

A força é uma grandeza vetorial e deve ser somada vetorialmente. Em alguma somas vetoriais é necessária a Lei dos Cossenos.

Lei dos Cossenos: Fr2 = F1

2 + F22 + 2 . F1 . F2 . cos Θ

Força elétrica – Exemplo

Considerando que as três cargas da figura estão em equilíbrio, determine qual o valor da carga Q1 em unidades de 10-9 C. Considere Q3 = -3 x 10-9 C.

Resolução: Para que aconteça o equilíbrio a força resultante deve ser nula. Deve-se estudar as forças na carga que não queremos determinar e que não é conhecida, pois seu valor será cortado. Estudaremos as forças atuando em Q2.

Q2 sofre duas forças, F12 e F32, feitas pelas cargas Q1 e Q3

Para que Q2 fique em equilíbrio essas forças devem se anular, o que significa que seus módulos são iguais.

F12 = F32 K . Q1 . Q2 / (d12)2 = K . Q3 . Q2 / (d32)2

Q1 / (0,2)2 = Q3 / ( 0,1)2 Q1 = 0,04 . -3 x 10-9 / 0,01

Q1 = - 12 x 10-9 Resposta: 12

Eletrostática – Campo ElétricoO campo elétrico é uma propriedade adquirida pelo espaço próximo de um corpo carregado. Uma carga elétrica situada em uma região com campo elétrico “sente” esse campo e é atraída ou repelida pela carga geradora do campo.

O campo elétrico e a força elétrica tem o mesmo sentido.

Para calcular o campo produzido por uma carga Q coloca-se outra carga q0, próxima a carga Q. Mede-se a força entre as cargas e se divide por q.

E = Fel /q Fel = E . q

Fel = E . q

Fel Força elétrica.E Campo elétrico.q carga que sofre ação do campo.

Sendo assim o valor do campo elétrico é dado por:E = K . |Q1 | / (d12)2

A unidade da campo elétrico é Newton/Coulomb (N/C)

Propriedades do campo elétrico

O campo elétrico pode ser avaliado pelas linhas de campo, quanto mais linhas de campo maior o campo elétrico.

As linhas de campo saem das cargas positivas e entram nas cargas negativas.

É possível criar uma região de campo elétrico uniforme, ou seja, onde E não varia. Isso se obtém carregando com cargas opostas duas placas condutoras planas e paralelas e colocando-as a uma certa distância. As linhas de campo saem das placas positivas e entram nas placas negativas.

Campo Elétrico Uniforme

Campo Elétrico – Exemplo

Nos vértices de um triângulo isósceles são fixadas três cargas puntiformes iguais a Q1 = +1,0 x 10-6 C;Q2 = - 2,0 x 10-6C; Q3 = +4,0 x 10-6 C.O triângulo tem altura h = 3,0 mm e base D = 6,0 mm. Determine o módulo do campo elétrico no ponto médio M, da base, em unidades de 109 V/m (N/C).