LEI DE COULOMB UM POUCO DE HISTÓRIA Foi o francês Charles Augustim de Coulomb quem formulou, em 1785, a lei matemática que rege as interações entre partículas eletrizadas. Usando o modelo newtoniano, ele estabeleceu que a interação eletrostática entre essas partículas manifestava-se por meio de forças de atração e repulsão, dependendo dos sinais das cargas. Imagem: ArtMechanic / domínio público

LEI DE COULOMB INTERAÇÃO ELETROSTÁTICA Cargas Opostas = Atração Cargas Iguais = Repulsão

LEI DE COULOMB Consideremos dois corpos eletrizados (com cargas Q1 e Q2) e separados por uma distância d. Quando as dimensões desses corpos são muito menores do que a distância d, podemos representá-los por pontos e chamá-los de cargas elétricas puntiformes.

LEI DE COULOMB Como os corpos estão eletrizados, há uma interação elétrica (força F) entre eles. A intensidade de diminui à medida que se aumenta a distância de separação d. A direção de é a direção da reta que une os corpos.

SENTIDO DA FORÇA ELÉTRICA LEI DE COULOMB SENTIDO DA FORÇA ELÉTRICA 1 - Se os corpos forem eletrizados com cargas elétricas de mesma natureza (mesmo sinal), a força elétrica será de repulsão. + + - -

SENTIDO DA FORÇA ELÉTRICA LEI DE COULOMB SENTIDO DA FORÇA ELÉTRICA 2 - Se os corpos forem eletrizados com cargas elétricas de sinais contrários, a força elétrica será de atração. + -

COULOMB CONSTATOU QUE: LEI DE COULOMB COULOMB CONSTATOU QUE: DEFINIÇÃO O módulo da força de interação entre duas cargas elétricas puntiformes (Q1 e Q2) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância d entre elas.

Lei de Coulomb Suponha que duas cargas puntiformes Q1 e Q2 estão no vácuo, a uma distância d uma da outra. Se Q1e Q2 tiverem o mesmo sinal, elas se repelirão; se tiverem sinais opostos, então elas se atrairão. A força sobre uma carga, exercida pela outra, é dada pela Lei de Coulomb, Onde: F = força elétrica (N) Q1 e Q2 = são as cargas elétricas puntiformes (C) d = distância entre as cargas (m) K= é a constante eletrostática do meio (Nm2/C2)

CONSTANTE DE PROPORCIONALIDADE LEI DE COULOMB CONSTANTE DE PROPORCIONALIDADE O valor da constante K, denominada constante eletrostática, depende do meio em que as cargas se encontram. Essa constante K é definida, no SI, por: onde  é a permissividade absoluta do meio onde se encontram as cargas.

LEI DE COULOMB CONSTANTE DE PROPORCIONALIDADE Como o meio considerado é o vácuo, nesse dielétrico temos, no SI:

Se mantivermos fixos os valores das cargas e variarmos apenas a distância entre elas, o gráfico da intensidade de F em função da distância (d) tem o aspecto de uma hipérbole. GRÁFICO F x d F (N) d (m) F d F/4 2d F/16 4d 4F d/2 16F d/4 d(m) 16F 4F Hipérbole Cúbica F d/4 d/2 d 2d 4d

Forças exercidas por várias cargas Se houverem várias cargas no sistema, a força sobre uma determinada carga será dada pela soma vetorial das forças exercidas sobre ela por cada uma das demais (princípio da superposição). Num exemplo com três cargas iguais e de mesmo sinal, temos: q

Lei da Gravitação Universal ANALOGIA ENTRE A LEI DE COULOMB E A LEI DA GRAVITAÇÃO UNIVERSAL Lei de Coulomb Lei da Gravitação Universal , em que: K é uma constante. Q1 e Q2 são medidas de cargas elétricas. G é uma constante. M e m são medidas de massas. A força elétrica de Coulomb pode ser de atração ou de repulsão, enquanto a força gravitacional de Newton só pode ser de atração.

APLICAÇÃO DA LEI DE COULOMB FÍSICA, 3º Ano do Ensino Médio Lei de Coulomb APLICAÇÃO DA LEI DE COULOMB Determine a força de interação entre as cargas QA e QB. 3,0m QA = 3µC QB = -4mC = 12 N

Exercícios: Duas moedas no vácuo estão separadas por uma distância de 1,5m. Elas tem cargas elétricas idênticas. Qual é a carga de cada uma se a força entre elas é de 0,2 N. 2) Uma carga pontual de + 3,1210-6 C está a 12,3 cm de distância de uma outra de -1,4810-6 C. calcule a intensidade da força sobre cada carga. Faça um esboço indicando a força sobre as cargas.

3) Duas partículas igualmente carregadas, mantidas a 3,2 mm de distância uma da outra, são liberadas a partir do repouso. Observa-se que a aceleração inicial da primeira partícula é de 7,22 m/s2 e que a segunda é de 9,16 m/s2. A massa da primeira é de 6,31  10-7 Kg. Encontre a massa da segunda partícula e o módulo da carga comum às duas. 4) Duas cargas estão colocadas no eixo x: Q1 = +3C em x = 0 e Q2 = -5C em x = 40 cm. Onde devemos colocar uma terceira carga Q3=+q para que a força resultante sobre ela seja zero.

5) A figura 5a mostra duas cargas q1 e q2, mantidas a uma distância fixa d uma da outra.. (a) Encontre a intensidade da força elétrica que age sobre q1. Suponha que q1=q2=21,3 C e que d=1,52 m. (b) Coloca-se uma terceira carga q3=21,3C conforme mostra a figura 5b. Encontre agora a intensidade da força elétrica sobre q1. 6) Na figura encontre, o módulo e direção da força elétrica resultante, sobre a carga situada no vértice inferior esquerdo do quadrado. Suponha que q = 1,13 C e a = 15,2 cm e que as cargas estejam em repouso.

7) A figura mostra duas bolas idênticas em equilíbrio, sob a ação de várias forças. Cada bola tem massa igual a 100 g e cargas iguais. A posição final do sistema é mostrada na figura. Calcule a carga de cada bola. 8) Duas cargas de intensidade q1= 4C e q2 = 6 C, estão colocadas sobre o eixo x, nas posições x = 0 e x = 40 cm, respectivamente. Onde devemos colocar uma terceira carga q para que a força sobre ela seja zero?