1. Principios de Fisica Vol. III Eletromagnetismo Traduf;:ao da 3S! Edif;:ao Norte-americana ,

2. Gerente Editorial: Adilson Pereira Editora de Desenvolvimento: Ada Santos Seles Supervlsora de Prodw;ao Editorial: Pat ricia La Rosa Produtoril Edito rial: Danielle Mendes Sales COPYRIGHT C 2002, 1998, 1994 de Raymond A. Serway COPYRIGHT C2005 para a lingua portuguesa adquirido por Thomson l earning E d i ~oes Ltda., uma dlvlsao da Thomson Learning, Inc. Thomson l earning e uma marca registrada aqui utilizada sob licen~a. Impresso no Brasil. Printed in Brazil. 1 23408 0706 Rua Traipu, 114 - 311 andar Perdizes - CEP 01235-000 5110 Paulo - SP Tel.: (11) 3665-9900 Fax: (1 1) 36659901 sac@thomsonlearning.com.br www.thomsonJearning.com.br THOIVISON ... Titulo Original: Principles of Physics: A Calculus-Based Text Third Edition ISBN: 0-03-027157-6 Tradutores: Leonardo Freire de Mello Tnia M. V. Freire de Mello Revisor Tecnico: Andre Koch Torres Assis Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro podera ser reproduzlda, sejam quais forem os meios empregados, sem a permissao, por escrlto, da Editora. Aos infratores aplicam-se as san~oes previstas nos artigos 102, 104, 106 e 107 da l ei nil 9.610, de 19 de fevereiro de 1998. Copidesque: Elaine Ferrari de Almeida Revisao: Marcos Soel Sifveira Santos e Vera Lucia Quintanilha Editora~ao EletrOnica: Know-how Editorial Capa: FZ. Dablio Design Studio Dados Internationais de Ca tal oga ~ iio na Publi ca~iio (CIP) (Camara Braslleira do Livro, SP, Brasil) Serway. Raymond A. I Princlpios de flsica I Raymond A. Serway, John W. Jewett Jr.; t radu~30 Leonardo Freire de Mello, nnia M. V. Freire de MeJlo; revls.!io tecnlca Andre Koch Torres Assis. - S.!io Paulo: Thomson learning Ed i~Oes, 2006. Titulo original: Principles of physics Conteudo: V. 1. Mec.:inica classica~ v. 2. Movimento ondulat6rio e termodinamica -- v. 3. Eletromagnetismo. Bibliografia. 1. reimp. da 1. ed. de 2004 ISBN 85-221 -0414-X 1. Elet romagnet lsmo 2. Fisica I. Jewett Jr., John W. II. Titulo. 04-4824 COO-S37 indice para catalogo sistematico: 1. Eletromagnetismo: Fisico 537 3. B ,.~ I Principios de FisicaVol. III EJetromagnetismo Tradu9ao da 3 - EdlvBO Norte-americana Raymond A. Serway John W. Jewett,Jr. TradlU;:io --Leonardo Freire de Mello Tania M. V. Freire de Mello Revisio Tnica Andre Koch Tones Assis THO IVISON , Mtl&, 691 19.7 M",im,," '" de r .. tkul.. C",....K~ru.. cm um (;;un"" F.lelrico Uniform~. &9J 19.8 n~ F.lbrieo. 6j16 19.9 I..,idee.."... '" 19.10 ....plk .....;oo em F-'luillbno !:ku...l.l CI~Jtencial ~trin. 114 2"1 Co. 0eo .to! e Circultoa de Co~. Contfnue, 7_ 21.1 Go"en'~ llo'me... 767 21.2 k>i.ti-nru. ~ 1-,,[ rl~ Ohm. no 2U '"21.1 21.8 21.9 SUpo!r de Q,,~du de Rains. 8/J Coote.orto 8 .ffi....."" d~ U-Vi..,io Magnkka. 816 22 Forye. MagnHc:.... e Campoe MaOMtleoe.. A~R 22.1 Rc,,""",o Hi,,gnfu>. 82$ n... ....pli, '11 2U Dc:xobc.~ de lI~ru. ,,, !U [ncrp T.,.,.,.pocuda I'd.. Onda~ E"'trm>.g,,~.ic.... 92'0 ~~.!! Mom~IlI'" e',ew~ de b1ia(-lo. '12 !~ 7 U uP"'" do. a " d., EJ.",,,,,",,,.;ua.. ,jf 2Ul Pubri~. .:n 14.9 eo.~ com 0 CvnI~"'O _ "" I....... ~ r.~;..b u... de ta.ceu dffio"c> loeM r 'OIl de 2000 ~.C 0. ~p aoliS"" "b.e,,~ fen';""""'0;1 tlenicos" m:l/tl~lic~ P"'" ~''e!meotc por "~Ia ok 700 ~.c. .:1Cow;. i ~x;",ti'lIdJ de fon;a. "'as".{i",,, fiJi (o"hecido.. 1'. ...,' d... o""'"-~~",,, d~ 'I"e;lf, p,or"" d" nm. 1'",,1,... nat ur~ 1 ~h,," ~ _grurlla (r...,o.) c."", au"iu... pq)t'TiCI>(W ",,:oli>d3" por (,1la rln c..ulomb enl 118.'> wnli,.,,,ar.un a ""' do i",,,,o do 'luaU.ado p.1r:1 a foq;o d~ {.o>rntK.... "'pcn~. na I',irneirn IMrIe do $&,,10 XTX , (i~ttti'tal el13btleccra!l1 'P'c a d ... "'i~i ,ladc e magnetismo sao Icn,m,el1(>< rcl.:odon..do. Em 11:121). ll.ons O",.ted dctoobriu 'I"" onl:l agulha de bo......... que ~ tll~"""'udi qualtOOcolocado. peno de urn:.o cO;~mc 1"'''' ",L'I'"ud~r 00 ~ot. 0 It...."'" "rei'" ()Cor,.. rom ""troO "'~lcri"" ..ri....t.:>s. WI como 0 ,'idw 011 a oorr""hL Uma 01111" "xl'"ricn~ia ""'1'1... e atri.ar 11m 001. emu ti. " " (om ""u abel" (Figur:t. 19.1). Km um dta ."w," h, I;,,, ~lri~w" Ik.,,, ~Mrido'" 1'~1"1,dc de U", (omod". f,eq'oc,,(emctUe por lIon 010......... C>J.&o..,. _oJ>cn", IX'f urn fio, Quo>ndo 1Tmo ha, (e de oormha ear~" (Qll dna. ha"~, de vidro cartega. , E..,., ob!ler'a~1o demon" ", quc a borraO'ith'il ~ a da ha't~ d~ borracha, de ncg."i~''- Com I""", nelS"" obs.:",.~;.-x.". con- dll'''''''' que aotg"" igloais "" repclem e um corp" ~'J']''1!:Jdo que fo,,~ repoIado de d,..... (0!p0f. nenhwn> ~ ea f q..., a n,""" foi """","elida entre"" d,," "",mbtos do .....~m.... I'OT ~xc",I'Jo. 'l'wtdo tuna h;&~ de 'kIm ~ friccionada COO" 5C1.b. como "" .->gtor;I 19.'.;o...w ganha urna carga ""g.ou." cup. ~Iud~ ~ 'g".:II:I d:o Qrga JlO'lu,,, "" ha Joio u""..-e de matf"riais ~ $laS propriedade< el~trl t:l< e.rl" rn= .. do< ;OI.1.me' e .. dn. condmor.,., c;;,rg.., j>Qddo;o ~IOnIr. ou pOT urn tubo ml1dut(>r ~ ilimillld" de c l~l t o". :-'~.tc cum.xto. 3 T. rra t~m urn. iilU1Ud;lde 5"m~lh .nte.1 de "00000 ' ~.oe"~ '''''';~ (Ie oolor introdu- rid"" m. c..pitul 17 (vul. II) . Te"do ;.'" em m'""tc. pod,:",o. cornr>r~end,:r CUm" ca'''~'lrAr um condulur ])0' 11111 I~conhrtido como CI~ p... lrwtu(io. Conma e5l"cn (ondutor~ n"utr~ ("ok> c:arregado) quo: a:po 1...-1,,b). A ...-giio da me'" m~i. j>f6xim.. halo,e 'em uno CICCrfki~ d.t p"r COl." .. d", fOJ?< d~ repubio C'" "" a. (arg:.' C da ...1", mobilidadc d"" !",r!idOl'" dc "'''p ern urn mcu. No J"uccao de indulj. Uma em (o..d" l0- "" oeOTlC no> i."lo"'''>' Na maio";a d e ro:pw.;;u do corpo ca=If"!'" I~"d o pm re",ltad" um.> corp maio 1'",;,;. tm '"'' lado ,Ia molecub d" que no au,re. ,At:: deill> e conhecido como po~k>. '" roIOTi,",,{~o de molocul", indi,iciuail produ' um.> ,.,,,,,oda de cug~ no>. '''pe:rfl:dc .t" i",lan t~, coma m"""..do n. "sura 19.&., "" qual urn 1110 carrct(.(ln que: ",,,,- do ado n. cl. a.",,,dhh para ",edir a Co".""rHe gra'it:lcion~1 (Sot,;;o 11.1 .,..,1. I). >m at .,.{~~ ckuicamen'e n"",,,.....b>ti,uldas por elie,," c.r~~I. A f~ clctrica c'>I~ as ...:-e..... canepoJao A" R. na F4I"''' 19.7. al com ql.>e haP. at~" 0" ,epul';;" em..., a! met"a.-. e 0 m"" ",ento ,....ulu.n'e UuA ~ 101"(;0 do fi.. bra . "q>tnlQ. Como ... lo'qu( .nuu~ do. filln. toidJ ~ "'''"PO'c;on~1 ..., !ngu. 10 ron, que glr:.. ,un~ medi. quanti....';.., do fore> d ';uic;;o de .mw;;;o 0"' repuh.io. U",,. 'I'"'I."" as ...r~l"M sao u~. pelo '" ...... 19.'1 .~ _ _ "" ....~.... f"......"""... 'l"'.roi~_I"" . I" ... . b *"...,.., do ~'wI .... _ "- , ........... ...M"'d_ _ 32. "klt"'....;o. , m:ogcotl.mo Durante ..... 'Iida. tMnbOm 10_9'>" M _ t6nc1... 008 mat...r.l. 9 d:lfllrrnTnOli OS f~ que slota", oorpoo oobr. ~, OQ(l!rI)uindou",m ~. "campo '" ~~ni", ....rulon.1. No o.mpo Ode ser desprc:zada, :-"0 Capitulo" (m!. I) intrOOuzimos a lei de Coulomb, que de,ern''' a malo'!li_ tude da for,a cletro,{:itica etttre dtt"" par{icu]"" car~da, corn catg'" 'l1 C If;! e ,eparad"" I>or u.lIa distancia >: 119.1 1 onde h, (- 8,99 X 10 N m~/Cl ) e a conslalltc de CouJon,b e . for~~ e m~-did~ em newtons .. as carga. oma ,~,oriaJ .radi(i(ln~ 1 d", fur"", imrod"'ida no 0ol'iwlo 4 (,"t>!. I). Po. e~e "'plo.", qualro pan'""I.... c..rr~gada' ",.i,erem pre.,..,n,", ~ f",>" r",ulwnlC,,3 partkula 1 d",;tttWo_ ~_ JI"t OL.... dL i ..."" F" . ""'. .b l"f" ....... " .(. ) Q>... I0", _ .., tc.o;io_ Tm pardCl'.... ntrepb> mrotllraJll.l" .... ""'11" d1.>(.0 no e,xo ~ um~ p;trtlcul. C"'" ,''''i' Itc~.'i' ." rl. nwICln. ~ "" for", ,c,ultan,.. ~>I" u ..j> ""t.l Racloc.lnto ,4. r",,,. ,...ulun,. nub ,nd,u qu. to t mna JU"lruI&.", rquilfbno. de n>Odo qlM: as d.w r~ """" to .., ""ubln. ew." " i IX"pm... ''''I''''"''' fI ,, _ ., do"", esIlOI" .... "'Dlidoo opoK. d""",bri"",. 'ju< " .-..J"t ru. 1" Ff.!f; - 4 X 10- '". A"im,. fun;. gr....;I>,;o"'d entre p"TI(cul" .tilmica. CHreg'iliu" in.ignifiC""'t< compar.d.. com "- forea dellie. l'.XERCIClO Du =S'" p"fiI"'"d< ",I"" ~.O " C < 6.0 " C ..~o >ti"cia de Q,'IO ,", Enoollt,.., "val", cia for,. c11;" ",,, '1'1(' " ".. carga ""ere. ",hr. a "'''to, EI.-~ I,B X l tr' N 19.5 CAMPOS ELETRICOS o C;lJnp g"" 'ilaciunal g em um 1>oIlIO nu ""pa~o ro; def",ier ddinido em l~tnl"" da fOf{a df. uiea qllc age em lima particu)a de pr"'rl>cnla ~rn urn ca"'P" _ () unpo eJ;; uieo E em urn ponto no ""1',,",0" definido WinO a fo~ dctriu F. 'lue age sobre tuna f"U"licula de pro''''. coloca'l qi. (: maior, a uislribllicao de (~uli.J sobl'e a e5renL ~ pel'lurbada devido iL proximi. dilde d~ If~' PREVEN~AO DE ARMAOILHA 19.2 Ape nas partrculas .. l .ellll M~de que a E. ,..,.,..:o.,rm.J. ""'"oc,.....;... ,.......... , (b) . , f ~."'~.o,,-... cakuLar " camp" "I~rnn~' 1'. q"" ".., um;o 1 Enwn~.. " ",ml"" .I,!!rico par.> 1""''''' , ...quo .do multo aJaot.tdo< oln U P..a.l eq;:;oru....n~e cbo ducupd~_ ~nit"dado. 1'