CAMPO ELÉTRICO

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CAMPO ELÉTRICO. Prof. Hans R. Zimermann. Adaptado de Professor Rogério Andrade - UFC  Resumo: Apresentação em Power Point sobre campo elétrico, Lei de Coulomb, raios etc. Fonte: Pion – Ligado na Física ( pion .sbfisica.org. br ). ?. Campo Magnético. Campo Elétrico. Campo Gravitacional. - PowerPoint PPT Presentation

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CAMPO ELTRICO

Adaptado de Professor Rogrio Andrade- UFCResumo:Apresentao em Power Point sobre campo eltrico, Lei de Coulomb, raios etc.Fonte: Pion Ligado na Fsica (pion.sbfisica.org.br)

Prof. Hans R. Zimermann

?CONCEITO DE CAMPO uma alterao produzida no espao onde h uma massa, um im ou uma carga eltrica.Tipos de Campo

Campo Gravitacional

Campo MagnticoCampo Eltrico

uma propriedade fsica estabelecida em todos os pontos do espao que esto sob a influncia de uma carga eltrica (carga fonte), tal que uma outra carga (carga de prova), ao ser colocada num desses pontos fica sujeita a uma fora de atrao ou de repulso exercida pela carga fonte.CAMPO ELTRICOEm todos os ponto do espao onde for colocada uma carga de prova existe uma Fora.Carga FonteCarga de prova--+-++Q+FFFFFFqqqqqq

AFASTAMENTOAPROXIMAO

repulsoatraoEm todos os pontos do espao h um campo eltrico quando uma carga de prova ai colocada, em repouso, fica sujeita a ao de uma fora Eltrica.

VETOR CAMPO ELTRICOCaractersticas do vetor E

O vetor E ter, no ponto P, a direo e o sentido da fora que atua em uma carga puntiforme positiva colocada em P. O mdulo de E dado por:

Unidade: N/CEm todos os pontos do espao h um campo eltrico quando uma carga de prova ai colocada, em repouso, fica sujeita a ao de uma fora Eltrica.O campo eltrico pode ser representado, em cada ponto do espao, por um vetor, simbolizado por E.

CAMPO ELTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA Sendo q > 0, F e E tm o mesmo sentido; sendo q < 0, F e E tm sentidos contrrios. F e E tm sempre a mesma direo.+q-q+q-q+Q-QEFFFFEEECONCLUSES Carga fonte positiva (Q > O) gera campo eltrico de afastamento. Carga fonte negativa (Q < O) gera campo eltrico de aproximao.

Uma partcula eletrizada (Q) gera campo eltrico na regio do espao que a circunda, porm, no ponto onde foi colocada, o vetor campo, devido prpria partcula nulo.

Um eltron que se move da esquerda para a direita defletido por duas placas eletricamente carregadas, como ilustra a figura abaixo. O campo eltrico entre as placas dirigido de:A para B. B para A.C para D.d) D para C. e) D para B.

A figura abaixo representa uma partcula de carga igual a 2 .10-8 C, imersa , em repouso, num campo eltrico uniforme de intensidade E = 3 .10-2 N/C. O peso da partcula , em N, de : 1,5.10-10 2.10-10 6.10-10 12.10-10 15.10-10Exemplosd+QE22E a Q22d+QE2d+QE41(2d)24aEVariando a carga geradoraVariando distncia

Grfico E x d1d2d3d4dE4E9E16EEdE(N)d(m)E a 1d2Para uma carga puntiformed+QEQ.qd2kE = qF+qE = Qd2kClculo do Campo EltricoE = FqE = FqCAMPO ELTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA

Considere o seguinte esquema:Q _ Carga fonteq _ Carga de prova colocada em um ponto P no campo gerado por Q.d _ distncia do ponto P carga fonte QQdqP

Ed0O grfico representa a intensidade do vetor E, criado por uma partcula eletrizada com carga Q em funo da distncia d.Duas cargas puntiformes QA = 8C e QB = 2C esto fixas e separadas de 6m. A que distncia de QA o vetor campo eltrico nulo? (O meio o vcuo.)

a) 2m b) 4m c) 10m d) 14m importante salientar que a existncia do campo eltrico em um ponto no depende da presena da carga de prova naquele ponto. Assim, existe um campo eltrico em cada um dos pontos, embora no haja carga de prova em nenhum deles.

A unidade de intensidade de campo eltrico no Sistema Internacional de Unidades (SI) o volt por metro ( V/m ), conforme veremos mais adiante.

A intensidade, direo e sentido dependem do ponto do campo, da carga do corpo que produz o campo e do meio que o envolve.

Observaes ImportantesE1E2ERER=E1E2++ER=E12E22+2E1.E2.cos aaa = 120o

+q1p-q2Natureza vetorial do Campo EltricoConsidere a figura a seguir, que representa duas cargas eltricas de mesma intensidade e sinais opostos colocadas nos vrtices inferiores do tringulo eqiltero.O vetor que representa o campo eltrico resultante no vrtice superior do triangulo e a) 1 b) 2 c) 3 d) e) 5

+-Dipolo Eltrico+++++++-------Placas ParalelasCampo UniformeCampo VariadoLinhas de Fora

Ovetorcampo eltrico tangente linha de fora.Quanto maisprximasaslinhasestiverementre si, maisintenso o campo eltrico.Duaslinhasde campo de uma mesmacarga jamaisse cruzam.Aslinhasde campo sempre Iniciam em cargaspositivaseterminamemcargasnegativas.Onmero delinhasque entramemuma carga ou saemdela proporcionalao valorda carga.Naausncia de campo eltrico, noexistemlinhasde campo.

REGRASparaLINHASDECAMPOELTRICO2) O vetor compo eltrico sempre tangente a uma linha de foraem qualquer ponto.+-EEEECaractersticas das LINHASDECAMPO

Caractersticas das Linhas de Fora3) A concentrao de linhas de fora diretamente proporcionala intensidade do campo eltrico.+-++++++++-------ABABBAEm A a densidade de linhas maior do que em B.Em A a densidade de linhas maior do que em B.EA > EBEA > EBEA = EB+-Trajetria de Partculas-------+++++++TrajetriasParablicasCargas positivas movimentam-se espontaneamente a favor do campoCargas negativas movimentam-se espontaneamente contra o campoVetor Campo eltricoNo interior de um condutor em equilbrio eletrosttico todas as cargas de um condutor se distribuem unifomemente na superfcie

Blindagem Eletrosttica

Os condutores ocos protegem eletrostaticamente os corpos em seu interior.O Campo Eltrico no interior de um condutor nulo.Campo Eltrico de Condutores Eletrizados

= 0

Blindagem EletrostticaEsfera Condutora

OdPEdORd - distncia do centro da esfera ao ponto considerado na parte externa.

Q - carga da esfera, que se comporta como uma carga puntiforme no centro da mesma.Campo Eltrico de um condutor esfrico carregado

Uma casca esfrica metlica eletrizada com uma carga positiva contm em seu interior uma partcula eletricamente isolada e carregada negativamente. A fora de interao eltrica entre a casca esfrica e a partcula :

a)diretamente proporcional ao produto das cargas.b) tanto menor quanto maior for o raio da esfera.c) de repulso.d) nula.Descargas Atmosfricas (raios)

Raio, Trovo e Relmpago

A FORMAO DOS RAIOSExperincias realizadas com naves e bales mostram que as nuvens de tempestades (responsveis pelos raios) apresentam, geralmente, cargas eltricas positivas na parte superior e negativas na inferior.

As cargas positivas esto entre 6 e 7 km de altura, enquanto que as negativas, entre 3 e 4 km. Para que uma descarga eltrica (raio) tenha incio no h necessidade que o campo eltrico atinja a rigidez dieltrica do ar (3 MV/m), mas se aproxime dela (10 kV/m so suficientes). 0 fenmeno iniciase com uma primeira etapa: uma descargapiloto, de pouca luminosidade, na forma de rvore invertida, da nuvem para a Terra . Ela vai ionizando o ar.

Uma vez que a descargapiloto atinja o solo, tem incio uma segunda etapa: a descarga principal. Ela de grande luminosidade, dirigida da Terra para a nuvem, tem velocidade da ordem de 30 000 km/s.

H raios no s entre uma nuvem e a Terra, mas entre nuvens e entre as partes de uma mesma nuvem. 0 efeito luminoso do raio denominado relmpago e o efeito sonoro, que resulta do forte aquecimento do ar originando sua rpida expanso, denominado trovo. A FORMAO DOS RAIOS (Continuao)

O trovo uma onda sonora provocada pelo aquecimento do canal principal durante a subida da Descarga de Retorno. Ele atinge temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius em apenas 10 microssegundos (0,00001 segundos). O ar aquecido se expande e gera duas ondas: a primeira uma violenta onda de choque supersnica, com velocidade vrias vezes maior que a velocidade do som no ar e que nas proximidades do local da queda um som inaudvel para o ouvido humano; a segunda uma onda sonora de grande intensidade a distncias maiores. Essa constitui o trovo audvel. LendaVerdadeSe no est chovendo no caem raios.Os raios podem chegar ao solo a at 15 km de distncia do local da chuva.Sapatos com sola de borracha ou os pneus do automvel evitam que uma pessoa seja atingida por um raio.Solas de borracha ou pneus no protegem contra os raios. No entanto, a carroceria metlica do carro d uma boa proteo a quem est em seu interior; sem tocar em partes metlicas. Mesmo que um raio atinja o carro sempre mais seguro dentro do que fora dele.As pessoas ficam carregadas de eletricidade quando so atingidas por um raio e no devem ser tocadas.As vtimas de raios no "do choque" e precisam de urgente socorro mdico, especialmente reanimao cardio-respiratria.Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar.No importa qual seja o local ele pode ser atingido repetidas vezes, durante uma tempestade. Isto acontece at com pessoas.

Nuvens de TempestadeAs tempestades envolvem grandes nuvens de chuva chamadas "cumulus nimbus". Estas so nuvens "carregadas", medindo 10 ou mais quilmetros de dimetro na base, e de10 a 20 quilmetros de altura. Leitura Recomendada:JOHN M. WALLACE and PETER V. HOBBs. Atmospheric Science: An Introductory Survey, 2nd Ed., Elsevier 2006.

Formao do Raio

Campo Eltrico ioniza o ar

Descarga lder (100 km / s) invisvel

Quando a descarga lder est entre 20 e 50 m do solo surge a descarga de conexo esta sim visvel

Formao do RaioCampo Eltrico ioniza o ar

Descarga lder (100 km / s) invisvel

Quando a descarga lder est entre 20 e 50 m do solo surge a descarga de conexo esta sim visvelAs cargas positivas que parecem subir, na verdade significam a ionizao do ar onde as cargas negativas passaram. S quem se move so as cargas negativas.Formao do Raio

Locais a serem evitados:Picos de colinas.Topo de construes.Campos abertos, campos de futebol.Estacionamento