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quarta-feira, 29 de fevereiro de 2012

Cursos do Blog - Eletricidade

Lei de Coulomb (I)

Borges e Nicolau

Lei de Coulomb

A intensidade da força de ação mútua entre duas cargas elétricas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.


k: constante eletrostática do meio onde estão as cargas.

No vácuo:


Animação:
Gráfico - Força x distância
Clique aqui 
Interaja com a animação: clique na esfera 2 afaste e aproxime da esfera 1.

Exercícios básicos
 

Exercício 1:
Duas partículas igualmente eletrizadas estão separadas pela distância de 20 cm. A força eletrostática com que elas interagem tem intensidade de 3,6 N. O meio é o vácuo (k0 = 9.109 N.m2/C2).
a) Entre as partículas ocorre atração ou repulsão?
b) Qual é o valor da carga elétrica de cada partícula?
c) Sendo 1,6.10-19 C a carga elétrica elementar (carga elétrica do próton que em módulo é igual à carga elétrica do elétron), qual é o número de elétrons (em excesso ou em falta) que constitui a carga elétrica de cada partícula?

Resolução: clique aqui
 

Exercício 2:
Duas partículas eletrizadas com cargas elétricas Q1 e Q2, separadas pela distância d, atraem-se com uma força eletrostática de intensidade F. O meio é o vácuo. Determine em função de F a intensidade da força eletrostática de interação entre as partículas, nos casos:
a) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e dobra-se a distância entre as partículas.
b) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e triplica-se a distância entre as partículas.
c) Mantém-se a distância d e duplicam-se os valores das cargas elétricas das partículas.
d) Duplicam-se os valores das cargas elétricas das partículas e a distância d entre elas.

Resolução: clique aqui
x
Exercício 3:
Considere três partículas igualmente eletrizadas, cada uma com carga elétrica Q e fixas nos pontos A, B e C. Entre A e B a força eletrostática de repulsão tem intensidade 8,0.10-2 N. Qual é a intensidade da força eletrostática resultante das ações de A e C sobre B?


Resolução: clique aqui

Exercício 4:
Duas pequenas esferas metálicas idênticas estão eletrizadas com cargas elétricas +Q e –3Q. Situadas a uma distância d, as esferas atraem-se com uma força eletrostática de intensidade F = 9,0.10-2 N. As esferas são colocadas em contato e depois de alguns instantes são recolocadas em suas posições originais. Qual é a nova intensidade da força de interação eletrostática entre as esferas. Esta nova força é de atração ou de repulsão?

Resolução: clique aqui
 

Exercício 5:
Uma pequena esfera A, eletrizada com carga elétrica Q = 10-8 C, está fixa num ponto O. Outra pequena esfera eletrizada, B, com mesma carga elétrica e de massa 1 mg (miligrama) é colocada na vertical que passa pelo ponto O e acima deste ponto. Observa-se que B fica em equilíbrio. Determine a distância entre A e B.
Dados: k0 = 9.109 N.m2/C2; g = 10 m/s2

Resolução: clique aqui

3 comentários:

  1. Olá professor Nicolau,

    Primeiramente gostaria de parabeniza-lo pelo trabalho realizado no blog: muito bom!!!
    Minha pergunta é a seguinte: resolvendo questões sobre a Lei de Coulomb, deparei-me com uma que dizia que a força eletrostática entre duas cargas no óleo é menor que a força entre elas no vácuo (conservando-se a massa e a distância entre as cargas). Fiquei intrigada, pois a questão não dava a constante eletrostática do óleo (se desse eu teria comparado-a com a do vácuo e encontrado a resposta!). Minha dúvida é: como podemos saber se a força diminui (ou aumenta)apenas conhecendo o meio sem a constante dele??? Fundamentando-se em química? Mas qual seria o fundamento?

    Muito obrigada pela atenção,

    Jessica Feliciano.

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  2. Olá Jéssica Feliciano

    Se indicarmos por F0 a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas puntiformes Q1 e Q2 no vácuo, conservando-se os valores das cargas e da distância d entre elas e colocando-as num outro isolante, a intensidade da força eletrostática passa a ser F dada por F0 dividido por uma constante adimensional K que é uma característica do isolante e é chamada constante dielétrica relativa.
    Veja alguns valores de K: Para o vácuo: K = 1; para o ar: K = 1,0006; para a água pura: K = 81; para o benzeno K = 2,3; para o etanol: K = 25; para os óleos minerais K = 2,2. Por exemplo, quando se dissolve NaCl na água os íons Na(+) e Cl (-) se dissociam. Isto ocorre por que a força de atração entre esses íons torna-se 81 vezes menor. Veja que a intensidade da força eletrostática num certo isolante é K vezes menor do que a intensidade da força eletrostática no vácuo, considerando-se inalterados os valores das cargas e da distância entre elas.
    Mas como ocorre esta diminuição na intensidade da força?
    Cada carga elétrica Q1 e Q2 polariza o isolante que a circunda: considere, por exemplo, que a carga elétrica Q1 seja positiva. Ela atrai elétrons dos átomos do isolante e repele cargas positivas. O átomo do isolante se deforma e passa constituir um dipolo. Os elétrons dos átomos do dipolo que circundam a carga Q1 diminuem aparentemente o valor de Q1. O mesmo ocorre com Q2. Assim, devido à polarização do isolante diminui a intensidade da força eletrostática de interação entre Q1 e Q2.

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  3. Muito esclarecedor esse blog!
    Gostei!

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