UFCG-2025.1 INSTRUMENTAÇÃO EM CIÊNCIA DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIA II: ELETROMAGNETISMO. Hoje, 4 de Junho, das 16h às 18h, teremos a primeira aula desse período letivo atrasado, ministrada pelo professor Rafael.
Primeira atividade, eletricidade usando canudo de tomar água de coco, para eletrizar um eletroscópio de duas folhas.
Um eletroscópio serve para verificar se um corpo está carregado de etericidade. O professor Rafael fez uma revizão, a nível do ensino médio, sobre a lei de Coulomb e o campo elétrico.
Na próxima aula irei passar a primeira lista de exercícios(Lista I). No dia 11-6-25, entregarei a lista II sobre o campo elétrico e uma introdução a Lei de Gauss no nível do ensino médio. No dia 20-6-25, a Lista III sobre o potencial e capacitores.
Iniciaremos o estudo da eletrostática 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.
Hoje, 4 de Junho, teremos a aula 01 da disciplina de Instrumentação e Ciência da Natureza e suas Tecnologia II do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité-período letivo atrasado 2025.1. Esse vídeo é baseado nas 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. 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.
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:
Note que para escrevermos uma equação é necessário introduzir uma constante k, denominada de constante eltrostática. A constante eletrostática no vácuo, torna-se:
k0=1/( 4𝛑∈0)=9x109(Nm2)/C2
Questões de eletrostática; considere duas partículas no vácuo nas extremidades da hipotenusa deste triângulo, com cargas Q=2e, na extremidade inferior e q=3e, na extremidade superior, sendo (e) a carga elementar no SI. Determine a força elétrica sobre a partícula com carga q=2e. Com carga elementar no SI,
e=1,6x10-19C.
Aqui C é a unidade de carga elétrica no SI, em homenagem ao cientista Coulomb).
Neste caso, não será necessário calcular a raiz quadrada. Pois, de acordo com a lei de Coulomb, a força elétrica é proporcional ao produto dos módulos das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação entre elas.
Solução
Vemos que a hipotenusa ao quadrado é a soma do quadrado dos catetos, 16cm2+9cm2 ou seja,
d2=(42+52 )cm2 =25cm2⇒Lei de Coulomb F = k0.IQI.IqI/d2
A constante eletrostática no vácuo,
k0=1/( 4𝛑∈0)=9x109(Nm2)/C2
A constante ∈0 aparece também na lei de Gauss, ela é denominda da de constante de permessividadade elética no vácuo.
Note que antes de fazer as substituições na lei de Coulomb, atente para o sistema de unidades. A nossa sugestão é colocar todas as unidades no SI(sistema de unidades de medidas internacional). Neste caso, basta você transformar centímetro(cm) para metro(m).
Portanto, usando as propriedades de potência, obtemos:
1m=100cm=102cm⇒1cm=(1/100)=10-2cm
Agora, basta substituir os números na equação da lei de Coulomb e no final você deve colocar a unidade de força no SI: N(Newton).
Campo de uma força elétrica ou simplesmente campo elétrico.
