aula1_fisica_3_parte2.pptx

8/15/2019 Aula1_Fisica_3_parte2.pptx

1/23

Aula 2-Eletrostática

Prof. Eng. Maycon A. MaranCurso de graduação em Engenharia Civil – UNISEP – Fco. Beltrão


2/23

Introdução à eletrostática

• Eletrostática é a parte da Física que estuda osfenômenos envolvendo cargas elétricas estáticas;

• A eletrostática está por traz de fenômenos como

descargas atmosféricas e fotocopiadoras.


3/23

Estrutura da matéria

Próton (+)

Neutron

Elétron (-)

n˚ prótons = n˚ elétrons Neutron˚ prótons > n˚ elétrons Positivamente carregado

n˚ prótons < n˚ elétrons Negativamente carregado


4/23

Carga elétrica

• A carga elétrica é quantizada:

. [ ]q n e C

• Carga elementar (e) – carga de um elétron :

191.602.10 [ ]e C

•

Mover um elétron de um átomo demanda energia


5/23

Materiais isolantes e materiais

condutores• MATERIAIS ISOLANTES: Possuem seus elétrons

fortemente ligados ao núcleo sendo necessáriauma grande quantidade de energia para movê-

los. Ex.: vidro, plásticos, etc.

• MATERIAIS CONDUTORES: Possem algunselétrons fracamente ligados ao núcleo. Oselétrons estão “soltos” em um nuvem quepermeia os átomos. Ex.: cobre, alumínio, ferro.


6/23

Eletrização

• Fenômeno de carregar um corpo eletricamente.

• Pode ocorrer de três formas:

• Atrito

• Contato

• Indução


7/23

Eletrização: Atrito

Os eletrons são mecanicamente movidos de umcorpo para outro. Só podem ocorrer entre oscorpos isolantes ou entre um corpo isolante ou

isolado. Ex. Gerador de Van der Graff.

Série triboelétrica

Pele de coelho - vidro - lã – seda – papel –poliéster - plástico+ -


8/23

Eletrização: Gerador de Van

der Graff

Série triboelétrica

Pele de coelho - vidro - lã –

seda –

papel –

poliéster - plástico

+ -

http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/m

oreinfo/2_3_7_VanGraafGenerator.html


9/23

Eletrização: Contato

• Os elétrons movem-se de um corpo eletrizadopara outro com diferente carga. Só podemocorrer entre corpos condutores.

1

1 1 2

1 2

final inicial inicial r q q q

r r • Se r1 =r2

1 2

12

inicial inicial

final

q q

q

FONTE:http://www.infoescola.com/eletrostatica/eletrizacao/


10/23

Eletrização: Indução

• A força eletrostática atua sobre os elétrons deum corpo nas proximidades de outro corpocarregado. Ocorre uma divisão de cargas,

polarizando com alguma intensidade. Ocorrenecessariamente em corpos condutores.

Fonte:

http://www.geocities.ws/saladefisica8/eletrostatica/eletrizacao.html


11/23

Princípio da conservação de

carga• Em um sistema eletricamente isolado, o somatório

das cargas elétricas permanece constante, ainda quesejam alteradas as quantidades de cargas positivas enegativas do sistema.

FONTE: http://www.brasilescola.com/fisica/principio-eletrostatica.htm


12/23

Força eletrostática: Lei de

CoulombLEMA FUNDAMENTAL:

CARGAS DE MESMO SINAL SE REPELEMMUTUAMENTE E CARGAS COM SINAIS

CONTRÁRIOS SE ATRAEM MUTUAMENTE.

FONTE: http://www.brasilescola.com/fisica/principio-eletrostatica.htm


13/23


Coulomb

- Força elétrostática na carga 1 devido a carga 2 [N];

1 2

12 122

12

q q F k r

r

- Constante de Coulomb = 9.109 [N.m2.C-2];

- Cargas elétricas [C];1, 2

- Distância entre o centro dos dois corpos carregados [m];12

- Vetor unitário na direção do raio que liga as duas esferas.


14/23


CoulombIntensidade da força eletrostática:

1 2

12 2

q q F k

r

Direção e sentido da força:


15/23


CoulombDeterminação do raio

= − | − |

Por exemplo

= 1+ 1

= 2+ 2

= − | − |

21

2 2 1 1 1 1 1 1

0.707 0.707 1 45º21 12 2 1 1

i j i j i j i j

r i ji ji j i j

12

1 1 2 2 1 1 1 10.707 0.707 1 135º

21 11 1 2 2

i j i j i j i jr i j

i ji j i j


16/23

Exemplo: Força eletrostática

1) Calcule a intensidade, sentido e direção da força elétrica quea carga 2 realiza sobre a carga 1.

Dados:

q1= 1,6.10-19C

q2= 3,2.10-19C

r= 2 cm

Resolução:

19 19

9 241 212 22

1,6.10 3, 2.109.10 1,15.100,02

q q F k N r

Direção: horizontal; Sentido: esquerda

ou

Ângulo de F12=180 graus


17/23


2) Mantendo as cargas do problema anterior e inserindo uma carga q3entre as cargas 1 e 2 e a ¾ de r de distância da carga 1, calcule a forçaresultante sobre a carga 1.

Dados:

q1= 1,6.10-19C

q2= 3,2.10-19Cq3=-3,2.10

-19C

r= 2 cm

Resolução:24

12 1,15.10 F N 19 19

91 3

13 2 2

2413

1, 6.10 3, 2.109.10

0,75 0,015

2,05.10

q q F k

r

F N


18/23


Exemplo 2 – Resolução – continuação

Direção e sentido:

24 24 24

1 13 12 2, 05.10 1,15.10 0,9.10r F F F N

Intensidade:

2412 1,15.10 F N

24

13 2,05.10 F N


19/23

2) Mantendo as cargas do problema anterior e inserindo uma carga q4entre as cargas 1 e 2 e a ¾ de r de distância da carga 1, calcule a forçaresultante sobre a carga 1.Dados:q1= 1,6.10

-19C

q2= 3,2.10-19

Cq4=-3,2.10-19C

r= 2 cmq=60˚



20/23


Exemplo 3 – Resolução :


Intensidade:

24

12 1,15.10 F N

24

14 2,05.10 F N


21/23




1 12 14

19 19

1

25

1

cos

1,15.10 2,05,10 cos(60)

1,25.10

x

x

x

r

r

r

F F F

F

F N

1 14

19

1

24

1

sen

2,05,10 sen(60)

1,78.10

y

x

x

r

r

r

F F

F

F N


22/23



Intensidade:

22

1 1 1

24

1 1,78.10

x yr r r

r

F F F

F N


2411 1

1 25

1

1,78.10tan tan 86 180 86 94

1, 25.10

y

x

r

r

r

F

F


23/23

Obrigado

aula1_fisica_3_parte2.pptx

Documents