Solução: Para encontrar a força elétrica, os dados devem ser aplicados na fórmula com as mesmas unidades da constante eletrostática.

Observe que a distância foi dada em centímetros, mas a constante apresenta metro e, por isso, o primeiro passo é transformar a unidade de distância.

O próximo passo é substituir os valores na fórmula e calcular a força elétrica.

Caso haja mais de uma força elétrica atuando, o resultado de ambas será a soma vetorial de todas as forças.

Onde:
F = Força elétrica (N)
K = Constante eletrostática (N.m²/C²)
Q = Carga elétrica (C)
d = distância (m)
OBS: Equilíbrio é a situação de igualdade entre as forças atuantes no corpo.

Podemos concluir que Coulomb formulou:

Para que a unidade do campo elétrico (E) esteja definida no Sistema Internacional de Unidades, é necessário que as outras grandezas da equação também es

A relação que pode ser estabelecida entre o campo elétrico e a força elétrica é dada pela seguinte equação:

a) Sendo q>0, concluímos que a força elétrica tem a mesma direção e o mesmo sentido do vetor campo elétrico em P. Portanto, a força elétrica tem direção horizontal e sentido da esquerda para a direita. Sua intensidade é dada por:

F_e = IqI.E => F_e = 3.10^-6.4.10⁵ => F_e = 1,2 N

b) Sendo q<0 a="" ao="" br="" campo="" conclu="" da="" dada="" dire="" direita="" do="" e="" el="" em="" esquerda.="" for="" horizontal="" intensidade="" mesma="" mos="" o="" oposto="" p.="" para="" por:="" portanto="" que="" sentido="" sua="" tem="" trica="" trico="" vetor="">
F_e = IqI.E => F_e = 3.10^-6.4.10⁵ => F_e = 1,2 N

Respostas:
a) Direção: horizontal; sentido: da esquerda para a direita;
intensidade: 1,2 N
b) Direção: horizontal; sentido: da direita para a esquerda;
intensidade: 1,2 N

 

O campo elétrico criado por uma carga pontual, no vácuo, tem intensidade igual a 9.10^-1 N/C. Calcule a que distância d se refere o valor desse campo. 

(dados: Q = -4 pC e ko = 9.10⁹ unidades SI).

a) 0,02 m 

b) 0,2 m 

c) 0,4 m 

d) 0,6 m 

e) 0,002 m

V, neste caso, é o potencial elétrico associado a uma determinada carga, de forma que é possível definir que:

A unidade de potencial elétrico é dada por:

O potencial de um ponto pertencente a um campo elétrico é encontrado dividindo-se o trabalho pelo valor da carga. Esse valor é sempre medido em relação a um ponto de referência.

Ao se definir um ponto de referência, convenciona-se que o potencial neste ponto é nulo.

Assim, a fórmula para o cálculo do potencial elétrico é dado por:

Onde:

V_A: Potencial elétrico do ponto A (V)
T_AB: Trabalho da força elétrica ao deslocar a carga do ponto A ao ponto B (J)
q: Carga elétrica (C)

No Sistema Internacional de Unidade (SI) o potencial elétrico é medido em Volts (Joule/Coulomb) em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), criador da pilha elétrica.

a) 2,4 x 10^-4 J e 8 x 10^-5J
b) 2,2 x 10^-5 J e 7 x 10^-4J
c) 4,5 x 10^-6 J e 6 x 10^-1J
d) 4,2x 10^-1 J e 4,5 x 10^-7J
e) 4 x 10^-3 J e 8,3 x 10^-2J

Quando ligados a uma diferença de potencial, um campo elétrico forma-se entre suas placas, fazendo com que os capacitores acumulem cargas em seus terminais, uma vez que o dielétrico em seu interior dificulta a passagem das cargas elétricas através das placas.

Os capacitores levam um pequeno tempo para serem carregados completamente, entretanto, sua descarga geralmente é rápida. Por isso, os capacitores são largamente usados em dispositivos eletrônicos que demandam grandes intensidades de corrente elétrica, como aparelhos de som de alta potência.

Além de sua função mais fundamental, os capacitores podem ser usados para implementar temporizadores, retificadores de corrente elétrica, filtros de linha, estabilizadores etc.

a) 44,25 nF

b) 88,5 pF

c) 885 pF

d) 0,88 mF

e) 2,44 F

a) 1,5 μC

b) 0,2 pC

c) 0,1 μC

d) 10 nC

e) 100 mC

Um capacitor tem a capacidade de descarregar toda a sua carga em frações de segundo, ao contrário das pilhas e baterias. Essas podem demorar vários minutos, tanto para carregar quanto para descarregar. Vamos ver um exemplo disso, de uma aplicação muito comum dos capacitores: seu uso nas câmeras fotográficas.

Corrente de Surto: Manter a corrente de surto menor que 100 vezes a corrente nominal (vide ítem 3.2.9); Tempo de chaveamento muito pequeno poderá elevar a tensão no capacitor, provocando danos (redução da vida útil).

Harmônicas na Rede Elétrica: Evitar ressonância série (aumento da corrente) e ressonância paralela (aumento da tensão) (vide ítem 3.3.7).

Temperatura: Não deve ultrapassar o limite máximo do capacitor. Máximo: 50o C; Média 24h: 40o C; Média anual: 30o C; conforme IEC.

Terminais do Capacitor: Não utilizar os terminais das células para fazer interligação entre si, pois assim a corrente que circula nos terminais aumenta, aquece os terminais e provoca vazamento nas células.

RESOLUÇÃO:
Como os capacitores estão associados em série, a capacitância do capacitor equivalente é dada por:
C_eq = C₁. C₂ / C₁ + C₂
Então:
C_eq = 3. 7 / 3 + 7
C_eq = 21/10
C_eq = 2,1 μF
Resp.: C

a. a ddp U entre as armaduras do capacitor;

b. a energia potencial elétrica armazenada no capacitor.

a) 7,0 pF

b) 1,7 pF

c) 1,2 pF

d) 1,2 pF

e) 0,6 pF

Logo, a capacitância equivalente entre esses dois capacitores é de 7 pF.

Fazemos a associação em paralelo dos capacitores C₂ e C₃ inicialmente:

O capacitor equivalente entre C₂ e C₃ tem capacitância de 5 pF.

Em seguida, fazemos a associação em série do capacitor de 5 pF com o capacitor C₁ de 1 pF:

d — distância entre as placas do capacitor

ε₀ — permissividade elétrica do vácu

Fazemos a associação em paralelo dos capacitores C₂ e C₃ inicialmente:

O capacitor equivalente entre C₂ e C₃ tem capacitância de 5 pF.

Em seguida, fazemos a associação em série do capacitor de 5 pF com o capacitor C₁ de 1 pF:

       2

a) ambas as esferas é igual.

b) uma esfera é 1/2 do campo gerado pela outra esfera.

c) uma esfera é 1/3 do campo gerado pela outra esfera.

d) uma esfera é 1/4 do campo gerado pela outra esfera.

e) ambas as esferas é igual a zero.

a) O campo elétrico é uma grandeza vetorial definida como a razão entre a força elétrica e a carga elétrica.

b) As linhas de força do campo elétrico convergem para a carga positiva e divergem da carga negativa.

c) O campo elétrico é uma grandeza escalar definida como a razão entre a força elétrica e a carga elétrica.

d) A intensidade do campo elétrico no interior de qualquer superfície condutora fechada depende da geometria desta superfície.

e) O sentido do campo elétrico independe do sinal da carga Q, geradora do campo.
a) Correto. É a definição de campo elétrico.
b) Incorreto. É ao contrário.
c) Incorreto. É uma grandeza vetorial.
d) Incorreto. Não depende da geometria.
e) Incorreto. Cargas positivas originam campo de afastamento; cargas negativas, de aproximação.

(dados: Q = -4 pC e ko = 9.109 unidades SI).

a) 0,02 m

b) 0,2 m

c) 0,4 m

d) 0,6 m

e) 0,002 m

a) 2,7 . 10

b) 8,1 . 10

c) 2,7 . 10

d) 8,1 . 10

e) 2,7 . 10

Com base na análise da figura, responda aos itens a seguir.

a) Quais são os sinais das cargas A e B? Justifique.

b) Crie uma relação entre os módulos das cargas A e B. Justifique.

c) Seria possível às linhas de campo elétrico se cruzarem? Justifique.

b) Quanto maior a densidade de linhas, maior será o valor do campo, e, com isso, maior será o valor da carga geradora. Como de B saem mais linhas e em A chegam menos linhas, B tem módulo maior que A.

c) Não. O vetor campo elétrico é dado pela tangente às linhas de campo. Com isso, se elas se cruzassem, poderia haver mais de um vetor para o mesmo ponto.

Ao se definir um ponto de referência, convenciona-se que o potencial neste ponto é nulo.

Assim, a fórmula para o cálculo do potencial elétrico é dado por:

Onde:

V_A: Potencial elétrico do ponto A (V)
T_AB: Trabalho da força elétrica ao deslocar a carga do ponto A ao ponto B (J)
q: Carga elétrica (C)

No Sistema Internacional de Unidade (SI) o potencial elétrico é medido em Volts (Joule/Coulomb) em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), criador da pilha elétrica.

a) O potencial elétrico do ponto A, considerando o ponto B como ponto de referência.
b) A diferença de potencial entre os pontos A e B.
Solução:

a) Considerando o ponto B como ponto de referência, temos:

U = V_A - V_B
U = 75 - 0 = 75 V

d = 60 cm = 0,6 m

Substituindo:

Q=2C
T_xy=100J

Segundo a fórmula do potencial elétrico:

V_x=T_xy/Q
V_x=T_xy/2
V_x=100/2
V_x=50V

Logo, o potencial elétrico no ponto x é de 50 V.

Todavia, o valor da carga está em microcoulomb, sendo 1 microcoulomb = 1,0 × 10^-6 coulomb, logo:

T = - 6.10 ^{- 6}. 2.10⁴
T = - 0,12 J

Para aparelhos elétricos de maior consumo, o ideal é que a rede elétrica seja de 220 V. Isso é necessário não para que o consumo seja diminuído, mas para que a rede elétrica ofereça maior segurança e que haja menor perda na transmissão de energia.

Imagine que em sua casa o chuveiro tenha potência elétrica de 5500 W. Se a tensão elétrica residencial for de 110 V, aplicando a equação para potencia elétrica, teríamos:

Caso a ddp fosse 220 v, teríamos:

Repare que, no uso da tensão de 220 V, a corrente elétrica foi menor. Isso possibilita a utilização de fios de menor espessura, o que gera menos perda de energia elétrica. Todavia, lembre-se de que o consumo será exatamente o mesmo, pois ele depende da potência dos equipamentos. Veja:

a) Uma grandeza vetorial, medida em Volts por metro, responsável pela movimentação das cargas.

b) Uma grandeza escalar, medida em Volts, responsável pela movimentação das cargas.

c) Uma grandeza escalar, medida em Coulomb, responsável pela eletrização dos corpos.

d) Uma grandeza escalar, medida em Joules, responsável pela eletrização dos corpos.

e) Uma grandeza escalar, medida em Watts, responsável pelo efeito Joule dos corpos.

Letra B

O potencial elétrico é uma grandeza elétrica escalar dada em Volts. Quando há uma diferença no módulo do potencial elétrico entre dois pontos do espaço, dizemos que há uma diferença de potencial entre esses pontos. A diferença de potencial, por sua vez, é responsável pela movimentação dos portadores de carga. Portanto, a alternativa correta é a letra B

Os termos q₁ e q₂ da fórmula correspondem aos valores absolutos das cargas elétricas, cuja unidade no SI é coulomb (C), e a distância que separa as duas cargas (r) é representada em metros (m).

A constante de proporcionalidade (K) depende do meio que as cargas estão inseridas, por exemplo, no vácuo esse termo recebe o nome de constante eletrostática (K₀) e seu valor é 9.10⁹ N.m²/C².

Temos dois casos a ser considerados:

ε₀ — permissividade dielétrica do vácuo (F/m)
A — área das placas (m²)
d — distância entre as placas (m)

Um campo elétrico pode ser produzido por carga puntual ou por alguma distribuição de carga - pois o potencial depende da carga que cria o campo e da posição relativa à carga. Mas uma coisa tem que ficar clara, ele, o potencial, não depende da carga de prova (aquela que se usa para verificar a existência do campo elétrico).

Então em uma região do espaço onde existe um campo elétrico todos os pontos desse espaço possuem um potencial. Todos os pontos que porventura apresentarem potenciais iguais formam uma "equipotencial" - ou seja, uma região com mesmo potencial.