Aula 02-2023.1- Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias II. Carga Elétrica, Lei de Coulomb e Campo Elétripo. Professor Rafael, nesta sexta, 28

 INSTRUMENTAÇÃO EM CIÊNCIA DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIA II: ELETROMAGNETISMO.

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Hoje, 28 de Julho, das 14h às 16h, teremos a aula 02 da disciplina de Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias II do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité-período letivo atrasado 2023.1. Esse vídeo é baseado nas Lives-aulas do RAE-UFCG do Professor Rafael Rodrigues.

O estudante da disciplina deve fazer um resumo manuscrito.

Iniciaremos definindo carga elétrica, eletrização dos corpos e o eletroscópio de duas folhas. Este aparelho que pode ser construído com material de baixo custo, serve para verificar se um corpo está carregado de eletricidade. Veremos nessa aula a lei de Coulomb, campo elétrico de uma partícula com carga elétrica e  o fenômeno de indução eletrostática, usando um canudo de refrigerante.

Campo de uma força.

^{Campo Gravitacional}

^{Todo corpo próximo da superfície da terra sofre a ação da força da gravidade, dizemos que ali existe um campo gravitacional Terrestre, cuja a aceleração da gravidade, no SI, torna-se:}  

g=980cm/s²=9,8m/s²

A força peso(força gravitacional é o produto da massa pela aceleração da gravidade, ou seja,

P=mg.

O campo gravitacional é sempre de atração. Observa-se que a aceleração da gravidade diminui com a altitude, na Lua a aceleração da gravidade é cerca de 6 vezes menor do que na Terra. Obviamente, se não existisse o campo gravitacional Terrestre a Lua seguiria em linha Reta se afastando do nosso planeta.  

^{Campo Elétrico de uma Partícula com Carga Elétrica} 

^{Agora veremos uma introdução sobre o campo elétrico. Na aula 04, resolveremos exercícios sobre Lei de Coulomb e campo elétrico.}

^{Analogamente, quando colocamos um objeto com carga elétrica em um ponto do espaço, se ele sofre a ação de uma força elétrica de atração ou repulsão, dizemos que naquele ponto existe um campo elétrico.} 

^{O cientista Maxwel, mostrou, em 1685, que o campo elétrico faz parte da onda eletromagnética(unificação do campo elétrico e campo magnético) se propagando no espaço com uma velocidade muito alta, a saber, no vácuo:  c=300.000km/s, ambos campos vibrando em direções perpendiculares a direção de propagação.}

Essa velocidade da luz no vácuo, v=c, no SI e na notação científica, lembrando-se que 1km=1000m,  torna-se: 

c=300.000km/s=300.000.000m/s= 3x10⁸m/s.

Na notação padrão da ciência ou notação científica, os valores das grandezas Físicas são escritos em potência de dez, na  seguinte forma:

 Ax10ⁿ, com 1<A<10 e n um número inteiro positivo ou negativo, para representar um número muito grande ou  um número muito pequeno, como o tamanho de um átomo, 

1A^o(Angston)=10^-10m.

O tamanho do núcleo de um átomo é dez mil vezes menor do que o tamanho do átomo, ou seja, o tamanho do átomo dividido por 10 mil, resultando  em 10^-14m.

Na primeira aula vimos que a constante eletrostática, no vácuo, é dada por

k₀=1/( 4𝛑∈₀)=9x10⁹(Nm²)/C²

Usando as propriedades de potência, obtemos:

1m=100cm=10²cm⇒1cm=(1/100)=10^-2m

^{O Campo elétrico é definido em um certo ponto do espaço, digamos, no ponto P da figura abaixo. Quando a fonte tiver uma carga elétrica positiva, o campo elétrico se afasta do ponto, onde queremos saber o seu valor.}

^{A força elétrica no ponto P tem a mesma direção do campo elétrico:}

Definição quantitativa do campo elétrico, no ponto P: para medir o campo elétrico gerado devido a uma fonte com carga elétrica  Q, coloca-se uma partícua com uma carga teste com carga elétrica q>0 no ponto P e medimos a força elétrica, devido ao par de cargas Q e q, ou seja,  

Como a força é um vetor o campo elétrico é um vetor. Neste caso, a direção do campo elétrico é a direção da força elétrica, representada na figura anterior. Unidade de campo elétrico  no SI: N/C(newton dividido por coulomb).

Portanto, usando a lei de Coulomb,  o campo elétrico de uma partícula com carga elétrica Q distante d do ponto P, torna-se:

E= k₀IQI/d²   

^{Note que a intensidade do campo elétrico não depende da carga teste q, colocada no ponto. Depende da intensidade da carga fonte e do quadrado da distância de separação.}

^{O desenho do vetor campo elétrico é sempre partido do ponto P.  Quando a fonte tiver uma carga elétrica negativa, o campo elétrico, tem origem no ponto e extremidade apontando em direção  da fonte.}

Enquanto que o campo gravitacional é sempre de atração, o  campo elétrico pode exerce uma foça de atração ou de repulsão. Quando a carga elétrica da fonte for positiva, o  campo elétrico se afasta do ponto P, no contrário, com a carga fonte negativa, o vetor campo elétrico é de aproximação, saindo do ponto em direção a fonte com  carga elétrica negativa.

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