Aula 7- Instrumentação II- Exercícios resolvidos e a Lista IV. Professor Rafael, nesta quarta, 25

 

 A intensidade da força elétrica para um par de partículas com cargas elétricas é dada pela lei de Coulomb, sendo proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação entre elas. A constante de proporcionalidade é denominada de constante eletrostática, k. Esta lei não vale para um volume carregado. 

No SI, as unidades de distância, força e carga elétrica são, respectivamente, m(metro), N(Newton) e C(Coulomb). 

Veja o vídeo.

https://youtu.be/5fmvABMQOSo?si=LPccEctGreJaXym0

Foi visto a Lei de Coulomb

A Lei de Coulomb fornece a força elétrica que atua em um par de partículas com cargas elétricas. Ela não vale para uma placa carregada, um volume carregado ou uma linha de carga(um fio carregado).

A Lei de Coulomb vale somente para partícula. Considere duas partículas separadas por uma distância d e cargas elétricas Q_1 e Q_2. Verifica-se experimentalmente o seguinte:

(i) A força elétrica é proporcional ao produto das cargas elétricas

(ii) A força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação.

Portanto, o módulo da força elétrica torna-se:

Ensinar Física para que? Para quem? Qual Física ensinar? Iremos montar kits e fazer apresentação de tópicos de eletricidade, magnetismo e eletromagnetismo, para serem apresentados em escolas estaduais do ensino médio. 

O professor Rafael cobrou do novo Reitor da UFCG, mais apoio aos estudantes que precisam comprar seus equipamentos com materiais de baixo custo. Veja também no vídeo abaixo, como calcular o campo elétrico de uma casca esférica fina.

Leis de Gauss e Coulomb. Calculamos o Campo elétrico de uma partícula com carga elétrica q em um ponto a uma certa distância r, usando a lei de Gauss.

Usando a lei de Gauss é fácil de demonstrar que o campo elétrico no interior de um condutor é nulo. Como os elétrons com  cargas elétricas negativas estão na superfície de um condutor, aplicando a lei de Gauss vemos que o campo elétrico no seu interior é zero, ou seja,

q_int=0⇔E=0.

Veja mais

Produto escalar entre dois vetores.

Os estudantes do ensino médio das escolas públicas brasileiras, estão sendo prejudicados por falta de aulas práticas no ensino de Física. No caso da disciplina Física do 3o. ano do ensino médio, os tópicos sugeridos pelo professor Rafael são os seguintes: eletrostática com canudos de refrigerantes, gerador eletrostático, circuitos elétricos(corrente elétrica, tensão elétrica  ou ddp e resistência elétrica) e partícula carregada em um campo magnético. Motor elétrico. Transformação de energia eletromagnética em energia mecânica.

Professor Rafael Rodrigues, na UFCG, campus Cuité-PB, na sala de aula da disciplina de Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias II: eletromagnetismo, das 14h às 16h. Teremos a mostra lúdica de Física esse período 2025.2.

Segue uma questão de circuito elétrico com associação mista de resistores, que caiu no ENEM 2019.

O físico alemão Goerg Simon Ohm(1787-1854) investigou a relação entre a tensão elétrica(ddp) e a  corrente elétrica.

Ohm, verificou também que a resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento L do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,

R=ᑭL/A,

sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade do condutor, depende do material e da temperatura. A unidade de medida de  ᑭ, no SI,  é Ω .m.

Lembrando-se de que o trabalho realizado para deslocar uma partícula com carga q é 

𝜏=qV

A corrente elétrica é

i=q/t

Portanto, em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:

P=𝜏/t=qV/t=Vq/t=Vi=V²/R,

com a diferença de potencial(ddp) ou tensão elétrica V.

Questão do ENEM 2013. Um chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar a energia elétrica em energia térmica, o que possibilita o amento da temperatura da água. Considere que um chuveiro elétrico de 110V é instalado em uma rede elétrica de 220V. O que acontece com a resistência para que seja preservado a mesma potência do chuveiro?

Resposta.

Se a voltagem(dddp) duplicou, para não alterar a potência, devemos trocar a resistência por outra de resistência 4 vezes maior. Pois, a ddp aparece ao quadrado e ao ser aumentada em duas vezes, o numerador vai contribuir com um fator 4. Como a resistência está no denominador, a nova resistência deverá aumentar em 4 vezes. 

Como R=ᑭL/A, vemos que se a Resistência R foi aumentada em 4 vezes, a área A deve diminuir na mesma proporção, ou seja, A=4a, onde a é a área da seção reta do fio da resistência original.

A Lista IV segue em PDF.

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