eletrologia (eletrostÁtica) ensino mÉdio · 2019. 9. 20. · uma carga elétrica puntiforme q =...
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ELETROLOGIA (ELETROSTÁTICA) – ENSINO MÉDIO
3
Q
q F
d
Ep
Vetor Campo Elétrico (E)
Estudado através das grandezas
físicas:
Potencial Elétrico (V)
qF
E
q
EpeV
6
qF
E
COULOMBNEWTON
SIUNIDADECN
)( )(
2
.dqQ
KF
qF
E
qdqQ
KE
2
.
2dQ
KE
7
EF
E
F
F
E
8
A direção do vetor campo elétrico (E) dependerá do sinal da carga elétrica geradora ou carga fonte (Q).
) (
) ()(
oAfastamentdeCampoou
DivergenteCampoQse
) (
) ()(
oAproximaçãdeCampoou
eConvergentCampoQse
Q+ Q-
9
SENTIDO
:)( )()(
MESMO
FeEqse
OPOSTOS SENTIDOS
:)( )()( FeEqse
+
-
10
qEpe
VCOULOMB
JOULEVOLT
qEpe
V
CJVSIUNIDADEVolt
1 1
1
111)()(
11
dqQ
KEp.
qEp
VqdqQ
KV
.
dQ
KVQ
q
d
12
+ -
E
E
13
...321 EEEER
...321 VVVVT
+
-
1E
+
3E
2E
Q1
P
Q3
Q2
14
15
A)
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A demonstração dessa propriedade se faz ao considerarmos que por
convenção as cargas elétricas positivas geram campo elétrico de
afastamento e as cargas elétricas negativas geram campo elétrico de
aproximação. Uma vez que as linhas de força acompanham a direção e o
sentido do vetor campo elétrico, então, essas partem das cargas positivas e
chegam nas cargas negativas.
17
B)
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Duas linhas de força de um mesmo campo elétrico nunca se cruzam. A
demonstração dessa propriedade se faz por absurdo. Suponhamos que
duas linhas de força (1) e (2) se cruzassem no ponto (A). Como em cada
ponto o vetor campo é tangente à linha de força, concluiríamos que existiria
um vetor tangente à linha de força (1), e um vetor tangente à linha de força
(2). Logo, no mesmo ponto A existiriam dois campos. Mas, isso não pode
acontecer, pois pela propriedade fundamental do campo elétrico, em cada
ponto só existe um vetor campo, perfeitamente determinado em intensidade,
direção e sentido.
Essa propriedade mostra
então que, apesar de no
campo elétrico existir uma
infinidade de linhas de
força, em cada ponto do
campo passa uma só
linha de força.
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C)
V1
V3
V2 V1>V2>V3
20
21
22
Quando uma carga puntiforme está isolada no espaço, ela gera um
campo elétrico em sua volta. Qualquer ponto que estiver a uma
mesma distância dessa carga possuirá o mesmo potencial elétrico.
Portanto, aparece aí uma superfície equipotencial esférica.
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25
A)
E
.
E
26
B)
Cada
circunferência
representa
uma superfície
equipotencial
esférica
concêntrica.
+
27
(A) (B)
VA VB
EpA EpB
F
q
EpW
BA EpEpW
28
qUW
BA EpEpW
qVEpqEp
V
BA qVqVW )( BA VVqW
BA VVU
29
VA VB
F
q
d
d
dEU .
30
dEU .
dFW .
qF
E
UqW .dFUq ..
dqF
U .
cos..dFW
dFW .
10cos0
F
q d
GRANDEZA FÍSICA EQUAÇÃO OBSERVAÇÃO
QUANTIDADE DE
CARGA ELÉTRICA C = Coulomb
FORÇA
ELETROSTÁTICA N= Newton
ENERGIA POTENCIAL
ELÉTRICA
J= Joule
POTENCIAL ELÉTRICO V= Volt
1 V= 1J/C
VETOR CAMPO
ELÉTRICO
N/C
TENSÃO EM UM C.E.U. V= Volt
TRABALHO EM UM
C.E.U J= Joule
enq .
2
..dqQ
KF
dqQ
KEpe
..
dQ
KVq
EpeV
2dQ
KEqF
E
dEU .
qUW
BA VVU
31 Ce 1910.6,1 229 /.10.9 CmNKVÁCUO
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33
Um campo elétrico produzido por uma
carga elétrica positiva apresenta, no
ponto X, uma intensidade igual a
8 . 104 N/C. Uma carga puntiforme
negativa
q = - 5 mC, colocada no ponto X, será: a) Repelida com uma força de intensidade de 40
N.
b) Repelida com uma força de intensidade de
400 N.
c) Atraída com uma força de intensidade de 400
N.
d) Atraída com uma força de intensidade de 4 N.
e) nda.
a) 5N/C e +6V. b) 4N/C e + 6V. c) 3N/C e -3V
d) 5N/C e -3 V. e) nda. 34
Para o sistema abaixo representado, determine no ponto (P) o vetor campo elétrico resultante e o potencial elétrico total.
+
-
Q1 =+ 3nC
Q2 =- 4nC
3m
3m
V
Á
C
U
O (P)
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Duas cargas puntiformes de valores (+Q) e
(-3Q) estão separadas por uma distância de
104 centímetros. Um ponto (A) situado na reta
que separa as citadas cargas, encontra-se a
uma distância (X) da carga (+Q). No ponto (A)
o potencial elétrico é nulo, portanto a
distância (X) é igual a:
a) 26 cm
b) 60 cm
c) 50 cm
d) 90 cm
e) n.d.a.
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Numa região de campo elétrico uniforme de
intensidade 2,5 kN/C, encontram-se dois
pontos sobre uma mesma linha de força,
separados por uma distância de 1 cm. A
diferença de potencial elétrico entre esses
pontos vale:
a) 2500 V
b) 250 V
c) 0,25 V
d) 0,025 V
e) n.d.a.
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Uma carga elétrica puntiforme q = 40 C vai de
um ponto A para um ponto B situados em
uma região do campo elétrico onde os
potenciais dos pontos A e B são
respectivamente 4000 V e 1000 V. Calcule o
trabalho realizado pela força elétrica no
percurso citado.
a) 12 nJ. b) 120 mJ.
c) 120 J. d) 1,2 mJ.
e) nda.
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Uma partícula permanece em repouso em um
campo elétrico vertical e dirigido para cima
produzido entre duas placas paralelas e
horizontais, igualmente carregadas com
cargas de sinais opostos e distantes 4
milímetros. Se a partícula em questão possui
massa igual a 2 g e carga positiva igual a 5
nanoCoulomb, calcule a diferença de
potencial elétrico entre as placas:.
Dado: g = 10 m/s² .
a) 400 V. b) 4 KV.
c) 8 KV. d) 16 KV. e) n.d.a.
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a) (1) positiva, (2) negativa, (3) negativa, (4) positiva.
b) (1) negativa, (2) negativa, (3) negativa, (4) positiva.
c) (1) positiva, (2) negativa, (3) positiva, (4) positiva.
d) (1) negativa, (2) positiva, (3) negativa, (4) positiva.
e) n.d.a. 39
Quatro cargas elétricas puntuais estão
fixadas nos vértices de um quadrado. Em
módulo, elas são iguais. No centro do
quadrado, essas cargas determinam um
campo elétrico , conforme representado na
figura. A correta atribuição de sinais das
cargas será:
40