Aula 01

Aula 01 ( clique para visualização web).

Nessa primeira aula revimos os conceitos de carga elétrica, as interações possíveis via a Lei de Coulomb, a força eletrostática.

Os pontos que devem ser estudados fortemente são:

• Há dois tipos de cargas: positivas e negativas.
• A interação eletrostática é calculada via a Lei de Coulomb.
• A interação eletrostática ocorre entre pares de partículas carregadas. Isso quer dizer que no cálculo da força resultante deve-se somar as interações par a par. Nesse caso, estamos aplicando o princípio de superposição. Aliás, para que se observe uma força deve haver no mínimo duas partículas (conceito de PFM).
• A interação eletrostática tem natureza vetorial. Assim, precisamos indicar o módulo, a direção e o sentido da força. Especial atenção deve ser dada para o módulo. Perceba que o módulo de um vetor é sempre um número positivo. Mas a força eletrostática pode ter um sinal positivo (cargas de mesmo sinal) ou negativo (cargas de sinais contrários). No último caso é preciso tomar o valor absoluto do valor encontrado.
• A interação eletrostática é proporcional ao produto das cargas. Isso significa que quando maior (ou menor) for o produto dos valores absolutos das cargas maior (ou menor) será a força.
• A interação eletrostática é proporcional ao inverso do quadrado da distância. Portanto, a interação depende da posição relativa entre as cargas e atua a longas distâncias.
• A interação eletrostática é uma força de ação à distância e é mensurável a grandes distâncias.
• A força eletrostática é central. Isso não foi dito na aula.

Usualmente vamos calcular as forças resultantes sobre uma carga escolhida como carga teste. Para calcular a força resultante devemos utilizar a Lei de Coulomb e o princípio de superposição. Entenda esse princípio como um somatório vetorial de forças entre par de partículas e que pode ser discreto ou contínuo.

A matéria é eletricamente neutra. É constituída de prótons e nêutrons concentrados no núcleo do átomo (carga positiva) e de elétrons que são encontrados em uma nuvem ao redor do núcleo.

A matéria é constituída de milhares e milhares de elétrons cuja a carga vale 1.6 x 10^-19 C. Portanto, do ponto de vista matemático um valor quase que nulo. É esse tamanho diminuto da carga elétrica e um grande número desses objetos que permite o cálculo de distribuições contínuas de cargas.

Matematicamente,

∫ dq = lim _{q -> (e-)} Σ^∞_i=1 [ q_i ].

Essas distribuições contínuas podem ser:

• volumétricas (ρ = Q/V);
• superficiais ( σ = Q / A);
• ou lineares ( λ = Q / L).

Onde ρ (lê-se rho) denoda uma carga por unidade de volume, σ (lê-se sigma) uma carga por unidade de área e λ (lê-se lambda) uma carga por unidade de comprimento.

Nos vídeos ao lado poderão aprender o cálculo de forças eletrostáticas sobre uma carga escolhida como teste tendo como fonte algumas distribuições discretas e continuas.

Até,

Ronai

Obs. Nas aulas seguintes vamos aprender mais sobre as cargas elétricas em especial: a Lei de conservação da carga elétrica; a Lei da quantização da carga elétrica; os processos de eletrização por atrito e indução. Mas por enquanto, esses conceitos não serão utilizados.

Cálculo da força eletrostática de distribuições contínuas de cargas.

Anel (00:00 min). Densidade linear de cargas.

Disco de cargas (12:28 min). Densidade superficial de cargas.

Casca esférica de cargas (30:38 min). Densidade superficial de cargas.

Cálculo da força eletrostática de distribuições discretas de cargas.

Vídeo a partir do tempo 37:04 min