O que você deve saber sobre Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 26/03/2017 O que você deve saber sobre CARGA ELÉTRICA O conceito de carga elétrica remonta à Antiguidade clássica. Há registros de que os gregos esfregavam peles de carneiro com pedaços de âmbar, uma resina vegetal fóssil que, ao ser atritada, atrai os corpos que lhe estejam próximos. Se dois pedaços de âmbar forem atritados, porém, eles irão se repelir. A palavra elétrico vem do grego élektron, que significa âmbar-amarelo, pois se considerava essa propriedade de atrair corpos próximos, depois de atritados, específica desse material. Neste tópico vamos revisar diversos conceitos da eletrostática – parte da física que se ocupa da análise de sistemas de cargas em equilíbrio.

I. Princípios da eletrostática Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova I. Princípios da eletrostática 26/03/2017 Atração e repulsão de cargas elétricas CARGA ELÉTRICA 2

Conservação das cargas elétricas Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova I. Princípios da eletrostática 26/03/2017 Conservação das cargas elétricas Durante o contato, os corpos condutores trocam cargas elétricas entre si. Ainda que a distribuição final das cargas seja diferente, a soma se conserva. CARGA ELÉTRICA

Princípio de quantização das cargas elétricas Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova I. Princípios da eletrostática 26/03/2017 Princípio de quantização das cargas elétricas Carga elétrica de um elétron = –1,6 . 10-19 C Q: quantidade de carga elétrica medida CARGA ELÉTRICA

II. Processos de eletrização Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova II. Processos de eletrização 26/03/2017 1. Por atrito Tabela (série triboelétrica) para prever o sinal que cada substância adquire quando atritada com outro material. Quando eletrizados por atrito, os corpos ficam com igual quantidade de cargas, mas de sinais opostos. CARGA ELÉTRICA

II. Processos de eletrização Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova II. Processos de eletrização 26/03/2017 2. Por contato Esquema de eletrização por contato entre duas esferas condutoras. Obs.: o contato com a Terra acaba sempre descarregando o corpo, independentemente do sinal de suas cargas. CARGA ELÉTRICA

II. Processos de eletrização Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova II. Processos de eletrização 26/03/2017 3. Por indução As quatro etapas da indução de uma esfera A, negativa, próxima a uma esfera B, inicialmente neutra CARGA ELÉTRICA

Direção: a mesma da reta que une as duas cargas. Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova III. Força elétrica 26/03/2017 Intensidade A constante k depende do meio onde se encontram as cargas. No vácuo, k = 9  109 N  m2/C2 Direção: a mesma da reta que une as duas cargas. Sentido: depende do sinal das cargas Q1 e Q2. Se as esferas têm sinais distintos (A), as forças são de atração e apontam para dentro; se os sinais são iguais (B), as forças são de repulsão e apontam para fora da região entre as cargas. CARGA ELÉTRICA

Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova IV. Campo elétrico 26/03/2017 Campo de carga puntiforme: a carga Q, a fonte, gera um campo na sua vizinhança, cuja intensidade varia de acordo com a expressão: A direção do vetor E, no caso, é radial a partir da carga fonte. A área azul e a região do espaço em que o campo elétrico atua. O sentido do campo elétrico depende do sinal da carga geradora: • carga fonte positiva: sentido de afastamento da carga; • carga fonte negativa: sentido de aproximação da carga. CARGA ELÉTRICA

Campo de várias cargas puntiformes: Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova IV. Campo elétrico 26/03/2017 Relação entre campo e força elétrica: Campo de várias cargas puntiformes: O campo resultante, num ponto P, será a soma vetorial dos campos produzidos por cada carga naquele ponto. O campo resultante em P é dado pela soma: CARGA ELÉTRICA

Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 26/03/2017 IV. Campo elétrico Linhas de força: representam o comportamento do campo nas vizinhanças da carga fonte.  Direção do vetor campo elétrico: tangente às linhas de força, em cada ponto  Setas das linhas de força: indicam o sentido do campo; a intensidade tem a ver com a densidade das linhas de força no local. CARGA ELÉTRICA

V. Campo elétrico uniforme Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova V. Campo elétrico uniforme 26/03/2017 Para produzi-lo, precisamos de duas placas paralelas, carregadas com sinais opostos e bem próximas, de modo que a distância entre elas seja muito menor que o comprimento das placas. Se as placas forem grandes e bem próximas, as linhas de campo serão paralelas e igualmente espaçadas; teremos assim um campo elétrico uniforme. CARGA ELÉTRICA

II. O campo magnético próximo do plástico atrai os pelos. Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 3 26/03/2017 (Uepa) É comum em supermercados, na seção de frutas, a presença de sacos plásticos em rolos dos quais são destacados. É comum também que, ao se aproximar de um desses rolos, os pelos do braço de uma pessoa sejam atraídos para o plástico e fiquem eriçados. A respeito deste fenômeno, considere as afirmativas a seguir: I. Os pelos se eriçam devido à presença de corrente elétrica no plástico, produzida pelo atrito. II. O campo magnético próximo do plástico atrai os pelos. III. As cargas elétricas no rolo atraem as cargas de sinais contrários nos pelos. De acordo com as afirmativas acima, a alternativa correta é: a) I. b) II. c) III. d) I e III. e) II e III. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: C Esse fenômeno de eletrização é explicado pelo atrito entre os sacos quando eles são desenrolados. Quando o braço de uma pessoa se aproxima de um desses rolos, ocorre uma redistribuição de cargas nos pelos, ou seja, ocorre o fenômeno da polarização. Nessas condições, a afirmação mais adequada é somente a III. CARGA ELÉTRICA – NO VESTIBULAR

a) 1,0 m b) 0,9 m c) 0,8 m d) 0,7 m RESPOSTA:B e) 0,6 m 4 Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 4 26/03/2017 (PUC-RJ) Duas esferas idênticas, carregadas com cargas Q = 30 μC, estão suspensas a partir de um mesmo ponto por dois fios isolantes de mesmo comprimento, como mostra a figura. Em equilíbrio, o ângulo, formado pelos dois fios isolantes com a vertical, é 45º. Sabendo que a massa de cada esfera é de 1 kg, que a constante de Coulomb é k = 9 · 109 Nm2/C2 e que a aceleração da gravidade é g = 10 m/s2, determine a distância entre as duas esferas quando em equilíbrio. Lembre-se de que μ = 10-6. a) 1,0 m b) 0,9 m c) 0,8 m d) 0,7 m e) 0,6 m EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA:B CARGA ELÉTRICA – NO VESTIBULAR

Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 6 26/03/2017 (UFF-RJ) Três esferas metálicas, apoiadas em suportes isolantes, são colocadas próximas, como no desenho a seguir, porém sem se tocarem. Um bastão carregado positivamente é aproximado da primeira esfera. Assinale o diagrama que melhor representa a distribuição de cargas nas esferas. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: A Como as esferas não se tocam, elas só ficam polarizadas quando o bastão se aproxima. Dessa forma, tendo em mente o princípio da atração e repulsão entre cargas elétricas, a alternativa correta é a. CARGA ELÉTRICA – NO VESTIBULAR

a) de módulo 0,02 N e sentido vertical para baixo. Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 8 26/03/2017 (UFPE) Na região entre as longas placas uniformemente carregadas, mostradas na figura, existe um campo elétrico uniforme, de módulo E = 100 N/C e sentido vertical para cima. A aceleração da gravidade local vale 10 m/s2. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS Uma partícula de massa 1 g e carga negativa –10-4 C colocada nessa região sofre uma força resultante: a) de módulo 0,02 N e sentido vertical para baixo. b) de módulo 0,01 N e sentido vertical para baixo. c) nula. d) de módulo 0,01 N e sentido vertical para cima. e) de módulo 0,02 N e sentido vertical para cima. RESPOSTA: A CARGA ELÉTRICA – NO VESTIBULAR

a) 2 m da carga de 2 μC. b) 2 m da carga de 8 μC. Fis-cad-2-top-5 – 3 Prova 11 26/03/2017 (Ufes) No campo elétrico formado por duas cargas de + 8 μC e + 2 μC, separadas por uma distância de 3 m, o vetor campo elétrico é igual a zero no ponto situado a: a) 2 m da carga de 2 μC. b) 2 m da carga de 8 μC. c) 6 m da carga de 2 μC. d) 6 m da carga de 8 μC. e) 3 m das duas cargas. EXERCÍCIOS ESSENCIAIS RESPOSTA: B CARGA ELÉTRICA – NO VESTIBULAR