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Bioquímica ·
Física 3
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Carga elétrica Na Grécia antiga em torno de 600 aC descobriuse que após friccionar lâ em um pedaço de âmbar este passava a atrair outros objetos Hoje dizemos que o âmbar adquiriu uma carga elétrica líquida ou se tornou carregado O termo elétrico tem origem na palavra grega elektron que significa âmbar Carga elétrica Figura 01 Experimentos de eletrostática a Interação entre duas hastes de plástico depois de friccionadas com pele b Interação entre duas hastes de vidro depois de friccionadas com seda c Interação entre objetos com cargas opostas Carga elétrica Duas cargas positivas ou duas cargas negativas se repelem Uma carga positiva e uma carga negativa se atraem A haste não apresenta alterações visíveis na aparência Então o que realmente acontece com a haste quando ela se torna carregada Carga elétrica A estrutura dos átomos pode ser descrita em termos de três partículas o elétron que possui carga negativa o próton que possui carga positiva e o nêutron que não possui carga elétrica Carga elétrica Prótons e o nêutrons são constituídos por partículas denominadas quarks que possuem cargas elétricas correspondentes 13 e 23 da carga do elétron Quarks isolados nunca foram observados e há razões teóricas para acreditar que em princípio seria impossível observar um isolado A carga elétrica é conservada O primeiro é o princípio da conservação da carga elétrica A soma algébrica de todas as cargas elétricas existentes em um sistema isolado permanece constante Em qualquer processo no qual um corpo é carregado a carga elétrica não é criada nem destruída mas meramente transferida de um corpo a outro A carga elétrica é conservada O segundo princípio importante é O módulo da carga do elétron ou do próton é uma unidade natural de carga elétrica Qualquer quantidade de carga elétrica observada é sempre um múltiplo inteiro dessa unidade básica Dizemos que a carga elétrica é quantizada Quando o número total de prótons em um corpo macroscópico é igual ao número total de elétrons a carga total é igual a zero e dizemos que o corpo como um todo é eletricamente neutro Quando falamos da carga elétrica de um corpo sempre nos referimos à sua carga líquida A carga líquida é uma fração muito pequena em geral da ordem de 1012 da carga total positiva ou negativa existente no corpo neutro Condutores isolantes e cargas induzidas Condutores isolantes e cargas induzidas Corpo carregado por indução Charles Augustin de Coulomb 17361806 estudou as forças de interação entre partículas carregadas em 1784 Ele usou uma balança de torção semelhante à usada 13 anos mais tarde por Cavendish para estudar a força de interação gravitacional Em termos matemáticos o módulo F da força que qualquer uma das duas cargas q1 e q2 separadas por uma distância r exerce sobre a outra pode ser expresso pela relação F k q1q2 r² 1 em que k é uma constante de proporcionalidade cujo valor numérico depende do sistema de unidades usado A unidade SI de carga elétrica é igual a um coulomb 1 C Usando unidades do SI a constante de proporcionalidade k na Equação 1 temos k 8987551787 109 Nm²C² 8988 109 Nm²C² Conductores isolantes e cargas induzidas Conductores isolantes e cargas induzidas Determinação do fluxo elétrico Determinação do fluxo elétrico Teste experimental da Lei de Gauss Teste experimental da Lei de Gauss Teste experimental da Lei de Gauss Esse princípio também é a base para entender a blindagem eletrostática Aplicações da Lei de Gauss CAMPO DE UMA ESFERA CONDUTORA CARREGADA Colocamos uma carga positiva q sobre uma esfera condutora maciça de raio R Figura 2218 Determine o campo elétrico E em qualquer ponto dentro ou fora da esfera Aplicações da Lei de Gauss CAMPO DE UMA CARGA DISTRIBUÍDA AO LONGO DE UM FIO INFINITO FINO Uma carga elétrica é distribuída uniformemente ao longo de um fio retilíneo infinito fino A carga por unidade de comprimento é λ considerado positivo Calcule o campo elétrico usando a lei de Gauss Aplicações da Lei de Gauss Superfícies equipotenciais Potencial elétrico Uma pequena esfera metálica com uma carga líquida q1 280 μC é mantida em repouso por suportes isolantes Uma segunda esfera metálica com uma carga líquida q2 780 μC e massa igual a 150 g é projetada contra q1 Quando a distância entre as duas esferas é igual a 0800 m q2 se aproxima de q1 com velocidade de 220 ms Figura E235 Suponha que as duas esferas possam ser tratadas como cargas puntiformes Despreze a gravidade a Qual é a velocidade da carga q2 quando a distância entre as duas esferas é de 0400 m b Qual será a menor distância entre q2 e q1 Uma esfera muito pequena com carga positiva q 800 μC é liberada a partir do repouso em um ponto a uma distância de 150 cm de um fio retilíneo muito longo carregado uniformemente de densidade linear de carga λ 300 μCm Qual é a energia cinética da esfera quando ela está a 450 cm de distância do fio carregado quando a única força sobre ela é a exercida pelo fio carregado
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Carga elétrica Na Grécia antiga em torno de 600 aC descobriuse que após friccionar lâ em um pedaço de âmbar este passava a atrair outros objetos Hoje dizemos que o âmbar adquiriu uma carga elétrica líquida ou se tornou carregado O termo elétrico tem origem na palavra grega elektron que significa âmbar Carga elétrica Figura 01 Experimentos de eletrostática a Interação entre duas hastes de plástico depois de friccionadas com pele b Interação entre duas hastes de vidro depois de friccionadas com seda c Interação entre objetos com cargas opostas Carga elétrica Duas cargas positivas ou duas cargas negativas se repelem Uma carga positiva e uma carga negativa se atraem A haste não apresenta alterações visíveis na aparência Então o que realmente acontece com a haste quando ela se torna carregada Carga elétrica A estrutura dos átomos pode ser descrita em termos de três partículas o elétron que possui carga negativa o próton que possui carga positiva e o nêutron que não possui carga elétrica Carga elétrica Prótons e o nêutrons são constituídos por partículas denominadas quarks que possuem cargas elétricas correspondentes 13 e 23 da carga do elétron Quarks isolados nunca foram observados e há razões teóricas para acreditar que em princípio seria impossível observar um isolado A carga elétrica é conservada O primeiro é o princípio da conservação da carga elétrica A soma algébrica de todas as cargas elétricas existentes em um sistema isolado permanece constante Em qualquer processo no qual um corpo é carregado a carga elétrica não é criada nem destruída mas meramente transferida de um corpo a outro A carga elétrica é conservada O segundo princípio importante é O módulo da carga do elétron ou do próton é uma unidade natural de carga elétrica Qualquer quantidade de carga elétrica observada é sempre um múltiplo inteiro dessa unidade básica Dizemos que a carga elétrica é quantizada Quando o número total de prótons em um corpo macroscópico é igual ao número total de elétrons a carga total é igual a zero e dizemos que o corpo como um todo é eletricamente neutro Quando falamos da carga elétrica de um corpo sempre nos referimos à sua carga líquida A carga líquida é uma fração muito pequena em geral da ordem de 1012 da carga total positiva ou negativa existente no corpo neutro Condutores isolantes e cargas induzidas Condutores isolantes e cargas induzidas Corpo carregado por indução Charles Augustin de Coulomb 17361806 estudou as forças de interação entre partículas carregadas em 1784 Ele usou uma balança de torção semelhante à usada 13 anos mais tarde por Cavendish para estudar a força de interação gravitacional Em termos matemáticos o módulo F da força que qualquer uma das duas cargas q1 e q2 separadas por uma distância r exerce sobre a outra pode ser expresso pela relação F k q1q2 r² 1 em que k é uma constante de proporcionalidade cujo valor numérico depende do sistema de unidades usado A unidade SI de carga elétrica é igual a um coulomb 1 C Usando unidades do SI a constante de proporcionalidade k na Equação 1 temos k 8987551787 109 Nm²C² 8988 109 Nm²C² Conductores isolantes e cargas induzidas Conductores isolantes e cargas induzidas Determinação do fluxo elétrico Determinação do fluxo elétrico Teste experimental da Lei de Gauss Teste experimental da Lei de Gauss Teste experimental da Lei de Gauss Esse princípio também é a base para entender a blindagem eletrostática Aplicações da Lei de Gauss CAMPO DE UMA ESFERA CONDUTORA CARREGADA Colocamos uma carga positiva q sobre uma esfera condutora maciça de raio R Figura 2218 Determine o campo elétrico E em qualquer ponto dentro ou fora da esfera Aplicações da Lei de Gauss CAMPO DE UMA CARGA DISTRIBUÍDA AO LONGO DE UM FIO INFINITO FINO Uma carga elétrica é distribuída uniformemente ao longo de um fio retilíneo infinito fino A carga por unidade de comprimento é λ considerado positivo Calcule o campo elétrico usando a lei de Gauss Aplicações da Lei de Gauss Superfícies equipotenciais Potencial elétrico Uma pequena esfera metálica com uma carga líquida q1 280 μC é mantida em repouso por suportes isolantes Uma segunda esfera metálica com uma carga líquida q2 780 μC e massa igual a 150 g é projetada contra q1 Quando a distância entre as duas esferas é igual a 0800 m q2 se aproxima de q1 com velocidade de 220 ms Figura E235 Suponha que as duas esferas possam ser tratadas como cargas puntiformes Despreze a gravidade a Qual é a velocidade da carga q2 quando a distância entre as duas esferas é de 0400 m b Qual será a menor distância entre q2 e q1 Uma esfera muito pequena com carga positiva q 800 μC é liberada a partir do repouso em um ponto a uma distância de 150 cm de um fio retilíneo muito longo carregado uniformemente de densidade linear de carga λ 300 μCm Qual é a energia cinética da esfera quando ela está a 450 cm de distância do fio carregado quando a única força sobre ela é a exercida pelo fio carregado