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.

Verificando a aprendizagem