Fundamentos de Eletromagnetismo - Introdução ao Curso, Carga Elétrica e Cronograma

Fundamentos de Eletromagnetismo Segundo semestre 2024 Professor Paulo Sérgio Soares Guimarães Aula 01 Introdução ao curso Carga elétrica 30 de setembro de 2024 segundafeira Turma M2 Livrotexto Não será adotado um livro específico Física ou Fundamentos de Física D Halliday R Resnick J Walker Física Young Freedman Física Básica Eletromagnetismo Alaor Chaves Curso de Física Básica H Moysés Nussenzveig Sugestões Cronograma mensagens tarefas Moodle Avaliação 3 provas x 30 pontos cada 90 pontos 16 testes no Moodle x 15 ponto cada 24 pontos TOTAL 114 pontos satura em 100 Testes disponibilizados ao final do dia nas quartasfeiras para fazer até a segundafeira seguinte às 1000 horas O primeiro teste fica disponível quartafeira 02102024 às 15 horas para fazer até segundafeira 0710 Provas presenciais em sala de aula Programa do curso 1 Carga elétrica campo elétrico e a Lei de Gauss 2 Potencial elétrico capacitores e dielétricos 3 Corrente e resistência elétricas 4 Campo Magnético e Lei de Ampère 5 Lei da Indução de Faraday e Indutância 6 Propriedades Magnéticas da Matéria Cronograma está no Moodle pode sofrer pequenas modificações ao longo do semestre Problema principal enfrentado ao estudartrabalhar com Eletromagnetismo Matemática Necessário resolver equações diferenciais ou seja resolver integrais Integrais de linha de superfície de volume Conhecimento sólido de cálculo nível Cálculo 3 ajuda muito Neste curso não vamos resolver equações diferenciais diretamente mas Vamos resolver muitas integrais Uma coisa ajuda a outra o Eletromagnetismo ajuda a entender o que significam as equações do Cálculo e viceversa O que vamos estudar Problema básico dada uma distribuição de cargas elétricas 𝜌 Ԧ𝑟 𝑡 Qual é a força devida à 𝜌 Ԧ𝑟 𝑡 que atua sobre uma outra carga Q q1 q3 q2 Cargas elétricas podem estar paradas ou em movimento pode haver correntes elétricas Pode ser conveniente considerar que as cargas estão distribuídas continuamente sobre um sólido Cargas elétricas existem dois tipos positiva e negativa Cargas diferentes se atraem Cargas iguais se repelem Força de atração entre cargas diferentes Força de repulsão entre cargas iguais Outra observação experimental carga elétrica é quantizada Toda e qualquer carga elétrica que já foi encontrada no universo é um múltiplo de e Q Ne N 1 2 3 No Sistema Internacional de unidades SI 𝐞 𝟏 𝟔𝟎𝟐 𝟏𝟕𝟔 𝟔𝟑𝟒 𝟏𝟎𝟏𝟗 𝐂 C coulomb unidade SI de carga elétrica Valor da carga fundamental é pequeno razão pela qual em geral carga elétrica parece ser distribuída de forma contínua Objetos carregados em geral possuem um número muito grande de cargas fundamentais Elétrons Prótons Neutrons Quarks tem carga 𝟐 𝟑 e ou 𝟏 𝟑 e mas não aparecem sozinhos só em combinações com carga total Ne Próton Outra propriedade fundamental de carga elétrica carga elétrica se conserva A conservação é local se sumir ou aparecer carga elétrica positiva em um ponto do espaço tem de sumir ou aparecer exatamente a mesma quantidade de carga negativa no mesmo ponto Resumo Dois tipos de carga na Natureza Cargas iguais se repelem cargas diferentes se atraem Carga é quantizada Carga se conserva localmente Q Ne N 1 2 3 𝑒 1602 176 634 1019 C Tipos de materiais na Natureza do ponto de vista elétrico Condutores possuem grande número de cargas elétricas que são livres para se movimentarem Isolantes dielétricos cargas elétricas não são livres estão presas nos átomos não se movimentam dentro do material Semicondutores intermediários poucas cargas alguma liberdade de movimento número de cargas livres pode ser alterado por luz temperatura pressão Esfera metálica neutra Barra isolante carregada é colocada próxima sem encostar Esfera é aterrada elétrons da esfera são transferidos para Terra Fio terra é removido esfera fica com carga positiva Carga positiva é redistribuída uniformente pela esfera quando barra carregada é afastada Um experimento simples