Senhor

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Universidade Federal do Paraná
Setor de Ciências Exatas
Departamento de Física

Física Geral B – Prof. Dr. Ricardo Luiz Viana

Aula 3 – Campo Elétrico

Campo Escalar: a cada ponto de uma região do espaço está associada uma grandeza escalar. (Ex.: campo de temperatura T = T(x,y,z))
Campo Vetorial: a cada ponto está associada uma grandeza vetorial. Ex.: campo elétrico

E = E(x,y,z)Quando se coloca uma carga puntiforme (carga de prova) q0 positiva num ponto do espaço onde há um campo elétrico E, aparece uma força elétrica

F = qo E.

Nesse caso, a força tem a mesma direção e sentido do campo E. Se a carga for negativa, os sentidos de F e E são opostos.


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Unidade no Sistema Internacional: [E] = [F]/[q] = N/C

Problema resolvido: Uma gotículaesférica e carregada de água com 1,20 μm de diâmetro está suspensa no ar por ação de um campo elétrico de módulo E = 462 N/C, apontando verticalmente para baixo. (a) Qual o peso da gota? (b) Quantos elétrons em excesso ela possui?

Solução: (a) O peso da gota é

P = mg = ρ V g = ρ (4/3) π r3 g = 1000 (4/3) 3,14 x (1,20 x 10-6 / 2) x 9,81

P = 8,876 x 10-15 N

(b) Se a gota está em equilíbrioestático, o seu peso é igual em módulo à força elétrica

P = mg = qE

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Se há N elétrons em excesso na gota, q = N e

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Problema proposto: O campo elétrico próximo à superfície da Terra tem uma intensidade média aproximadamente igual a 150 N/C, apontando para baixo. Um mágico deseja criar um truque fazendo flutuar uma esfera de 450 g carregando-a eletricamente. Quantoselétrons deverão ser retirados ou acrescentados à esfera para que isso ocorra? Qual a proporção desse número para a quantidade total de elétrons dessa esfera?


Michael Faraday, no começo do Século XIX, criou uma forma de visualizar o campo elétrico, por meio das linhas de campo ou linhas de força.
Propriedades das linhas de força:
i) a tangente à linha de força num dado ponto é adireção do vetor campo elétrico nesse ponto;
ii) o sentido do campo elétrico segue o sentido indicado por flechas nas linhas de força;
iii) o módulo do campo elétrico é proporcional à concentração das linhas de força, ou seja, ao número de linhas que atravessam uma unidade de área perpendicular às mesmas.


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Linhas de força de cargas puntiformes: têmsimetria radial. Apontam para “fora” de cargas positivas, e para “dentro” de cargas negativas.
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q: carga que gera o campo elétrico
qo: carga de prova colocada a uma distância r da primeira carga

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Dipolo elétrico: duas cargas de mesmo módulo e sinais opostos

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Duas cargas de mesmos módulo e sinal (campo é nulo no plano mediador)


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Campo ElétricoUniforme: o campo tem o mesmo módulo, direção e sentido em todos os pontos. As linhas de força são retas paralelas. Ex.: o campo formado entre duas placas carregadas (“capacitor”)

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Carga puntiforme q num campo elétrico uniforme E: sobre a ação de uma força elétrica constante F = q E, e consequentemente (pela segunda Lei de Newton) uma aceleração

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na mesma direção de E(o sentido depende do sinal de q). Supomos o peso mg da gota desprezível em relação à força elétrica.
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Se a velocidade inicial vo da partícula carregada é perpendicular ao campo elétrico, a força provoca uma deflexão da trajetória: movimento parabólico. Suponha vo = vo i, E = - E j , e a carga puntiforme negativa. A aceleração será a = - (qE/m) j (“para cima”).

- Direção x: MRU x= xo + vo t (1)

- Direção y: MRUV

Equação da velocidade: vy = 0 + at (a veloc. inicial é nula na direção y!) (2)

Equação horária: y = yo + 0 + (1/2) at2 (3)


Equação de Torricelli: vy2 = 0 + 2 a y...
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