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Eletromagnetismo

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Eletromagnetismo

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Carga elétrica

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Definição

A carga é uma propriedade intrínseca das partículas que constituem

a matéria.

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Definição

Resistividade de alguns materiais

material Resistividade ρ (Ω.m)

Prata 1,6×10-8

Cobre 1,7×10-8

Alumínio

Nicromo

2,8×10-8

1,1×10-6

Água potável

vidro

5×10-3

1014

Materiais cuja carga negativa pode se mover com certa facilidade

são chamados de materiais condutores.

condutividade

resistividade

Siemens/metro Ohms, Ω

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Exemplo

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Exemplo

Questão 9. apostila p. 69 2ª. Ed.

O material utilizado em enrolamentos de motores elétricos que

melhor conduz a eletricidade é o:

a) cobre.

b) aço.

c) bronze.

d) alumínio.

e) latão.

Alternativa a

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Força elétrica (lei de Coulomb)

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Definição

Onde εo é a constante

dielétrica que possui um valor

de 8,85 10-12 F/m para o

vácuo. A constante k é:

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Campo elétrico

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Definição

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Exemplo

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Exemplo

A Lei de Coulomb enuncia que a intensidade da força de ação mútua entre

duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto das cargas

envolvidas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as

separa. Assim,

em que k é a constante eletrostática. No Sistema Internacional (SI), a

unidade adequada para a constante eletrostática é:

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Exemplo

Solução:

Alternativa C.

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Exemplo

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Exemplo

Duas cargas puntiformes Q1 e Q2 ambas com cargas elétricas iguais a

+4μC, estão fixas nos pontos A e B, como ilustrado na figura acima. A

constante eletrostática local vale 9.109 (N.m²)/C². A intensidade da força

elétrica resultante devido exclusivamente às ações das cargas Q1 e Q2, em

newtons, sobre uma terceira carga puntiforme Q3 = -1 μC, colocada no

ponto P, é

a)

b)

c)

d)

e)

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Exemplo

Solução:

Para resolver esse exercício necessitaremos de cálculo vetorial e também

aplicar o conceito de força elétrica. Dadas as cargas:

Q1 = +4C

Q2 = +4C

Q3 = -1C

k = 9 x 109 N.m2/C2

Como Q3 possui carga negativa, enquanto Q1 e Q2 possuem carga positiva,

forças de atração são geradas, e teremos as seguintes forças atuando em

Q3:

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Exemplo

Assim, a força elétrica resultante será

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Exemplo

Lembrando que:

E usando a Lei de Coulomb:

Portanto:

Alternativa B.

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Exemplo

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Exemplo

Num ponto de um campo elétrico, o vetor campo elétrico tem direção

vertical, sentido para baixo e intensidade igual a 5.103 N/C. Coloca-se,

nesse ponto, uma pequena esfera de massa 2.10-4 kg e eletrizada com

carga desconhecida. Sabendo que a pequena esfera fica em equilíbrio,

determine:

a) a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua na carga.

b) o valor da carga.

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Exemplo

Solução:

a) Como a carga se encontra em equilíbrio dentro do campo elétrico, e

sabendo-se que a força peso também atua sobre a carga, conclui-se que a

força elétrica atua no sentido contrário ao do campo. Então, a força elétrica

atuante na carga tem direção vertical e sentido para cima. Sabe-se que a

intensidade da força elétrica é dada por:

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Exemplo

b) Como a esfera possui massa, e ela se encontra em equilíbrio, podemos

afirmar que a força elétrica atuante sobre ela se iguala à força peso da

mesma. E dado que a força atua no sentido contrário ao campo, conclui-se

que a esfera possui carga negativa. Logo:

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Potencial elétrico

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Definição

Trabalho/carga

F = q.E

ΔV = - E.Δx E constante

Joule/coulomb = volt

Potencial criado por uma partícula carregada

Definição de potencial elético

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Exemplo

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Exemplo

Petrobrás 2012 - Engenheiro do Petróleo

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Exemplo

Solução: E é constante (gráfico é uma reta)

ΔV = - E.Δx

Vf – Vi = -E.(xf – xi)

-10 – 10 = -E.(0,04 – 0)

E = 500 N/C

Alternativa E

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Exemplo

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Exemplo

Petrobras 2010 Engenheiro do petróleo jr

36) A figura acima ilustra três

superfícies equipotenciais de um

campo elétrico uniforme. Essas

superfícies são paralelas. A e B são

pontos no interior desse campo. O

potencial, em volts, no ponto B vale

22,5

30,0

37,5

45,0

52,5

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Exemplo

Campo elétrico uniforme:

ΔV = E. Δx

E = (90 – 15) / 0,10

E = 750 V/m

De A para B:

ΔV = E. Δx

ΔV = 750.0,04 = 30 V

ΔV = VB – VA

30 = VB - 15

VB = 45 V

Alternativa D

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Força magnética

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Definição

Partícula com carga q e velocidade v

Fio reto de comprimento L, transportando corrente i

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Campo magnético

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Definição

Pode ser gerado por:

• cargas elétricas em movimento;

• campos elétricos que variam com o tempo;

• pelo campo magnético intrínseco das partículas elementares, associado

com o spin da mesma.

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Definição

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Definição

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Definição

Para ϕ = 90o

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Exemplo

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Exemplo

Petrobrás 2008

Engenheiro de Petróleo

Uma partícula de massa m e carga positiva q penetra obliquamente em um

campo magnético uniforme de intensidade B, com velocidade constante em

módulo v. Os vetores e formam um ângulo agudo θ. Considerando-se

todas as grandezas no Sistema Internacional, a trajetória descrita pela

partícula é uma hélice cilíndrica de raio igual a:

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Exemplo

Solução:

A força magnética é a única força que age sobre a partícula, e

perpendicularmente à velocidade, pois

Portanto, esta força é a mesma que a resultante centrípeta. A intensidade

da força magnética é dada por:

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Exemplo

E como a componente de velocidade perpendicular ao campo é:

A força centrípeta pode ser escrita como:

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Exemplo

Então:

Alternativa A.