Os Fundamentos da Física: Halliday e Resnick
Por: marcoovidio • 18/11/2016 • Trabalho acadêmico • 2.144 Palavras (9 Páginas) • 461 Visualizações
Centro Universitário de Goiás
Curso: Engenharia Civil e Computação
Disciplina: Elétrica e Magnetismo Turma:-----------
Corpo Docente: JONAS GONÇALVES TAVARES
Coordenador: REGINA DE AMORIM
Plano de Aula Data:------/--------/----------
Leitura obrigatória
Os Fundamentos da Física: Halliday e Resnick Volume 3 - 9ª Edição
[pic 1]
CAPÍTULO 22 – CAMPOS ELÉTRICOS
22.1 – Cargas e Forças: Um olhar mais próximo
Q
[pic 2]
q0
Suponha que fixamos uma carga pontual positiva Q1 e depois colocamos uma segunda carga pontual positiva q2 próximo a ela.
d
Definimos o campo elétrico no ponto escolhido como sendo
[pic 3]
Q1
[pic 4]
q2
E | F | |
q | ||
0 | ||
[pic 5][pic 6][pic 7]
d
Podemos criar as seguintes situações:
- Como Q1 sabe que q2 está presente?
- Como as cargas não se tocam?
- Como Q1 consegue exercer uma força sobre q2?
Esta questão sobre ação a distância pode ser respondida dizendo–se que Q1 estabelece um campo elétrico no espaço que a cerca, e por sua vez este campo é uma grandeza vetorial, o campo possui tanto intensidade, direção e sentido.
A intensidade, a direção e o sentido do campo elétrico determinam a intensidade, a direção e o sentido da força que age sobre q2.
[pic 8]
22.2 – O Campo Elétrico ( E )
[pic 9]
O campo elétrico é um campo vetorial; ele é formado por uma distribuição de vetores, um para cada ponto da região ao redor de um objeto carregado, como por exemplo, um bastão carregado.
Para medirmos o campo elétrico próximo a uma carga geradora Q, destacamos um ponto e colocamos neste ponto uma carga de prova q0, que ficara sujeita a ação deste campo.
1
Assim, temos:
Intensidade do campo elétrico:
E | F | |
q | ||
0 | ||
[pic 10]
Direção do campo elétrico: A mesma direção da linha que une a carga fixa Q e a carga de prova q0 ,
sendo assim a mesma direção da força entre as duas cargas.
Sentido do campo elétrico: O sentido do campo elétrico depende do sinal da carga fixa, carga geradora.
Carga Q>0 – Campo afastando da carga geradora; Carga Q<0 – Campo aproximando da carga geradora.
Para definirmos o campo elétrico no interior de alguma região, precisamos defini-lo de forma análoga em todos os pontos da região.
A unidade no SI para campo elétrico é o newton por coulomb (N/C).
Apesar de usarmos uma carga de teste para definirmos o campo elétrico de um objeto carregado, esse campo existe independentemente da carga de prova.
22.3 – Linhas de Campo Elétrico
Michael Faraday, que introduziu a idéia de campo elétricos no século XIX, imaginou o espaço ao redor de um corpo carregado como se fosse preenchido com linhas de força. Apesar de não considerarmos mais estas linhas, normalmente chamadas de linhas de campo elétrico, como reais, elas ainda fornecem uma boa forma de visualizarmos padrões em campos elétricos.
Linhas de campo elétrico se estendem para fora de uma carga positiva (de onde elas se originam) e em direção a uma carga negativa (onde elas terminam).
[pic 11]
Para examinar o papel de um campo elétrico na interação entre objetos carregados, temos duas tarefas: calcular o campo elétrico produzido por uma dada distribuição de cargas e calcular a força que um dado campo exerce sobre uma carga que é colocada nele.
22.4 – O Campo Elétrico devido a uma Carga Pontual
Para determinarmos o campo elétrico devido a uma carga pontual Q (ou partícula carregada) em qualquer ponto a uma distância r da carga pontual, colocamos uma carga de teste positiva q0 neste ponto. Da lei de Coulomb, a intensidade da força eletrostática que age sobre q0 é:
[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15]
1 | Q . q | 0 | ^ | |||
F | . | r | ||||
4 | r | 2 | ||||
0 | ||||||
[pic 16][pic 17]
Substituindo em
[pic 18]
E F q0
[pic 19][pic 20]
Obtemos
1 | Q | ^ | |||
E | . | r | |||
4 | r | 2 | |||
0 | |||||
[pic 21][pic 22][pic 23]
Podemos determinar rapidamente o campo elétrico resultante a mais de uma carga pontual. Se colocarmos uma carga de teste q0 próximo a n cargas pontuais q1, q2, ... qn, então, a força resultante F0 das n cargas pontuais que agem sobre a carga de teste será:
[pic 24][pic 25][pic 26][pic 27]
F 0 | F 01 F 02 ... | F 0n |
Portanto, o campo elétrico resultante na posição da carga de teste é:
...