Aula 4 - Exercícios de Sala

1> Cargas puntiformes de 12 x 10ˆ-9 C, - 12 x 10ˆ-9 C e 4 x 10ˆ-9 C são colocadas nos vértices de um triângulo equilátero de lado igual a 10 cm. Determine a energia potencial elétrica do sistema de cargas.  

2> Uma partícula cuja carga é q = 3 x 10ˆ-9 C move-se do ponto a ao ponto b, ao longo de uma linha reta. A distância total é d = 50 cm. O campo elétrico é uniforme ao longo desta linha, na direção de a para b, com módulo E = 200 N/C. Determine (a) a força sobre q, (b) o trabalho realizado pelo campo e (c) a diferença de potencial Va - Vb.

3> Na figura abaixo, qual é o potencial elétrico no ponto P devido às quatro partículas, q = 5,00 fC e d = 4 cm?

4> Na figura abaixo, quando um elétron se desloca de A para B ao longo de uma linha de campo elétrico, o campo elétrico realiza um trabalho de 3,94 x 10ˆ-19 J. Qual a diferença de potencial elétrico:

(a) VB - VA;

(b) VC - VA;

(c) VC - VB?

Aula 4 - Grandezas Básicas

Terminaremos a Lei de Gauss resolvendo um exercício e logo depois iremos discutir sobre o potencial elétrico. Começaremos pelo conceito de Energia Potencial Elétrica. Veremos que para fornecer energia potencial elétrica para uma carga negativa, devemos colocá-la numa região negativa, pois essa mesma região irá fazer com que essa carga realize trabalho. A expressão da variação da energia potencial igual ao trabalho negativo (usada em Física II) também funciona em eletricidade.

O conceito de potencial elétrico (energia potencial pela carga):

V = Ep/q

Onde V é medido no SI em Volts (homenagem a Alessandro Volta).

Relacionando os dois conceitos e chegaremos numa importante expressão que nos mostra a importância da diferença de potencial na movimentação de carga (estamos no limite da eletrostática para a eletrodinâmica).

W = q (Vf - Vi)

Discutiremos a energia potencial elétrica para um par de cargas (Lembra que usamos U no lugar de Ep):

Mostraremos também como determinar o potencial elétrico de uma carga Pontual (no lugar de d usamos r):

O conceito de Superfícies Equipotenciais:

Potencial Elétrico - Parte 1

Potencial Elétrico - Parte 2

Relâmpagos

Livros Interessantes

Nossa aula:

Aula 3 - Questionário

Escolher dois pontos das linhas de campo e desenhar o vetor campo resultante em cada um desses pontos.

Robô Gladiador - Tutorial

 Robô Gladiador - Tutorial

Tutorial

https://www.youtube.com/watch?v=9HfZ83cz3lo

Aula 3 - Exercícios de Sala

1> Qual é o módulo de uma carga pontual cujo campo elétrico a 50 cm de distância tem módulo de 2,0 N/C?

2> Na figura abaixo, as quatro partículas são mantidas fixas e têm cargas q1 = q2 = +5e, q3 = +3e e q4 = -12e. A distância d = 5,0 micro m. Qual é o módulo do campo elétrico no ponto P?

3> A superfície quadrada da figura tem 3,2 mm de lado e está imersa em um campo elétrico uniforme de módulo E = 1800 N/C e com linhas de campo fazendo um ângulo de 35º com a normal, como mostra a figura, Tome essa normal como apontando para fora, como se a superfície fosse a tampa da caixa. Calcule o fluxo elétrico através da superfície.

4> Observa-se experimentalmente que o campo elétrico em uma certa região da atmosfera terrestre aponta verticalmente para baixo. A uma altitude de 300 m, o campo tem um módulo de 60,0 N/C; a uma altitude de 200 m, o módulo é 100 N/C. Determine a carga em excesso contida em um cubo com 100 m de aresta e faces horizontais a 200 e 300 m de altitude.

Aula 3 - Campo Elétrico e Lei de Gauss

Começaremos a aula falando da analogia de campo elétrico e campo gravitacional:

Em nossa aula 3 estaremos discutindo  Linhas de Campo e Lei de Gauss.

Na aula anterior foi apresentado uma analogia entre Campo Elétrico e Campo Gravitacional, chegamos a conclusão que E = F / q (utilizada quando temos a carga de prova). 

Em nossa aula 3 faremos uma longa explicação sobre o vetor Campo Elétrico e concluiremos que campo gerado por carga positiva é de afastamento e campo gerado por carga negativa é de aproximação, em termos de linhas de campo.

O cálculo do campo elétrico de cargas puntiformes:

LEI DE GAUSS

As linhas de campo proposta pelo inglês M. Faraday serviram de apoio para o modelo que temos hoje. Introduziremos o conceito de um vetor área, vetor este que sempre aponta para fora da superfície em estudo. O vetor área existe exatamente para interpretarmos o sentido das linhas e definir se elas vem de cargas positivas ou negativas.

Michael Faraday

Logo temos a Lei de Gauss, utilizando o conceito de fluxo do campo elétrico:

Podemos demonstrar que a Lei de Coulomb está contida na Lei de Gauss, enfatizando a grande importância dessa lei.

Estudo de Caso:

Mais um exercício clássico será apresentado na aula e a resolução dele você pode acompanhar abaixo:

Um pouco de História:

  Nossa 3ª Aula:

Questionário 2

Robô Gladiador - Como Ligar o Controle Remoto.

 

Aula 2 - Exercícios de Sala

1> Duas esferas condutoras de mesmo diâmetro, 1 e 2, possuem cargas iguais e estão separadas por uma distância muito maior que o diâmetro. A força eletrostática que a esfera 2 está submetida devido a presença da esfera 1 é F. Uma terceira esfera 3, igual às duas primeiras, que dispões de um cabo não condutor e está inicialmente neutra, é colocada em contato primeiro com a esfera 1, depois com a esfera 2 e, finalmente, removida. A força eletrostática que a esfera 2 agora está submetida tem módulo F '. Qual é o valor da razão F '/ F?

2> Qual deve ser a distância entre a carga pontual q1 = 26,0 microC e a carga pontual q2 = - 47 microC para que a força eletrostática entre as duas cargas tenha um módulo de 5,70 N?

3> Uma partícula 1, de carga +1,0 micro C, e a partícula 2, de carga -3,0 micro C, são mantidas a uma distância L = 10,0 cm uma da outra, em um eixo x. Determine (a) a coordenada x e (b) a coordenada y de uma partícula 3 de carga desconhecida q3 para que a força total exercida sobre ela pelas partículas 1 e 2 seja nula.

4> Qual é o módulo de uma carga pontual cujo campo elétrico a 50 cm de distância tem módulo de 2,0 N/C?

Aula 2 - Lei de Coulomb e Campo Elétrico

Iniciaremos a aula falando em Eletrização de Corpos (Atrito, Contato e Indução). Falaremos também da Conservação da Carga.

Discutiremos a Lei de Coulomb, onde a Força eletrostática depende da carga que os corpos possuem (diretamente proporcional). A força eletrostática também depende da distância entre os corpo (inversamente proporcional). E por último depende do meio material, representado pela constante eletrostática.

Resolveremos alguns exercícios, onde se destaca nosso primeiro problema clássico. Encontrar a posição para uma terceira carga anular sua força resultante mediante a outras duas cargas.

Campo Elétrico

Para entendermos o Campo Elétrico é interessante realizar uma analogia com o Campo Gravitacional. Ao fazermos isso, podemos comparar as expressões P = m . g e F = q. E. Onde, P é Peso, m é a massa e g é a aceleração da gravidade. F é a força eletrostática, q é a carga de prova e E é o campo elétrico. Em aula veremos que o campo gerado por carga positiva é de afastamento e campo gerado por carga negativa é de aproximação, em termos de linhas de campo, temos:

Aula de Campo Elétrico na UNICAMP:

Aula 2 

Aula 1 - Questionário