Colégio Estadual “Fausto Cardoso”
Professora: Marijalma Reis Série: 3ª Turmas: A, B, C e D
Data: 08/07/2020 Disciplina: Física
Conteúdo: Força elétrica – Lei de Coulomb
Força elétrica: o que é e como usar a fórmula
Força elétrica é a interação de atração ou repulsão gerada entre duas
cargas devido à existência de um campo elétrico ao redor delas. A
capacidade de uma carga criar forças elétricas foi descoberta e estudada
pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) no final do
século XVIII.
Por
volta de 1780, Coulomb criou a balança de torção e com esse instrumento
demonstrou experimentalmente que a intensidade da força elétrica é
diretamente proporcional ao valor das cargas elétricas que interagem e
inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.
Fórmula da força elétrica
A fórmula matemática, também chamada de Lei de Coulomb, que expressa a intensidade da força elétrica é:
F = k |q1| . |q2|
d2
No Sistema Internacional de unidades (SI), a intensidade da força elétrica (F) é expressa em newton (N). Os termos q1 e q2 da
fórmula correspondem aos valores absolutos das cargas elétricas, cuja
unidade no SI é coulomb (C), e a distância que separa as duas cargas (r
ou d) é representada em metros (m). A constante de proporcionalidade (K)
depende do meio que as cargas estão inseridas, por exemplo, no vácuo
esse termo recebe o nome de constante eletrostática (K0) e seu valor é 9.109 N.m2/C2.
Para que é usada a fórmula da força elétrica e como calcular?
A fórmula criada por Coulomb é utilizada para descrever a intensidade
da interação mútua entre duas cargas puntiformes. Essas cargas são
corpos eletrizados cujas dimensões são desprezíveis se comparadas com a
distância entre elas.
A atração elétrica ocorre entre cargas que possuem sinais opostos,
porque a força existente é de atração. A repulsão elétrica ocorre quando
cargas de mesmo sinal são aproximadas, já que a força repulsiva atua
sobre elas.
Para calcular a força elétrica os sinais das cargas elétricas não são levados em consideração, apenas seus valores.
Exercícios Resolvidos
1) No vácuo (k0 = 9 . 109 Nm2|C2), duas cargas elétricas puntiformes, q1 = 8 x 10-6 C e q2 = 5 x 10-6 C, se encontram fixas a 2 x 10-2 m uma da outra. Caracterize a força elétrica de interação entre essas cargas.
Resolução:
F = k |q1| . |q2|
d2
F = 9 x 109 x| 8,0 x 10-6| x |5 x 10-6|
( 2,0 x 10-2)2
F = 90 x 101 N
F = 900 N
Resposta: A força elétrica foi de repulsão com intensidade de 900 N.
2) Duas cargas elétricas puntiformes, q1 = 4 µC e q2 =
- 6 µC, estão colocadas no vácuo a uma distância de 60 cm uma da outra.
Qual é o módulo da força de atração entre elas? (Dado: k0 = 9 . 109 Nm2|C2.)
Resolução:
F = k |q1| . |q2|
d2
d2
F = 9 x 109 x| 4,0 x 10-6| x |- 6 x 10-6|
( 6,0 x 10-1)2
F = 6 x 10-1 N
F = 0,6 N
Resposta: O módulo da força de atração é de 0,6 N.
Assistir à videoaula a seguir:
(Opcional):
Estudo Complementar retirado do link abaixo:
ATIVIDADE DE AVERIGUAÇÃO DA APRENDIZAGEM
Observações:
A atividade a seguir é obrigatória, deverá ser respondida no caderno
usando caneta azul ou preta e entregue a professora via whatsapp; As
questões propostas são objetivas, porém as questões 5 e 6 só serão
válidas com o desenvolvimento dos seus respectivos cálculos.
1)
Duas pequenas esferas, A e B, estão separadas uma da outra por uma
distância d. A carga de A é 2Q e a de B é Q. Considerando-se apenas as
interações, devido às forças elétricas, pode-se dizer que:
a) a intensidade da força de A em B é duas vezes maior que de B em A.
b) a intensidade da força de A em B é duas vezes menor que de B em A.
c) a intensidade da força de A em B é igual a intensidade da força de B em A.
d) a intensidade da força de A em B é quatro vezes maior que de B em A.
b) a intensidade da força de A em B é duas vezes menor que de B em A.
c) a intensidade da força de A em B é igual a intensidade da força de B em A.
d) a intensidade da força de A em B é quatro vezes maior que de B em A.
e) a intensidade da força de A em B é quatro vezes menor que de B em A.
2)
Dois corpos puntiformes em repouso, carregados eletricamente com cargas
de mesmo sinal e separados por certa distância, se repelem de acordo
com a lei de Coulomb. Se a quantidade de cargas de um dos corpos for
duplicada, o que ocorrerá com a intensidade da força elétrica?
a) Aumentará quatro vezes.
b) Aumentará duas vezes.
c) Diminuirá duas vezes.
d) Diminuirá uma vez.
e) Permanecerá constante.
3)
Duas partículas eletrizadas com cargas iguais, separadas a uma
determinada distância, repelem-se de acordo com a lei Coulomb. Se forem
mantidas as cargas iniciais, mas a distância entre os corpos for
triplicada, o que ocorrerá com a intensidade da força elétrica?
a) Aumentará três vezes.
b) Diminuirá três vezes.
c) Diminuirá nove vezes.
d) Aumentará nove vezes.
e) Permanecerá constante.
4)De acordo com a Lei de Coulomb, a intensidade da força de interação elétrica entre duas cargas é :
I – inversamente proporcional ao produto das cargas
II – proporcional à distancia entre as cargas
III – diretamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas
IV – diretamente proporcional a soma das cargas
II – proporcional à distancia entre as cargas
III – diretamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas
IV – diretamente proporcional a soma das cargas
Das quatro afirmativas, estão erradas:
a) I e III
b) III e IV
c) II e III
d) I, II e IV
e) I, II, III e IV
5) Duas cargas puntiformes, q1 = 1,0 . 10-8 C e q2 = 5,0 . 10-8 C, são colocadas no vácuo e separadas pela distância de 3,0 . 10-2 m. A intensidade da força de repulsão elétrica nessa situação é:
a) F = 50 . 10-3 N
b) F = 5,0 . 10-3 N
c) F = 3,0 . 10-5 N
d) F = 8,1 . 10-7 N
e) F = 5,0 . 10-11 N
6) Duas cargas elétricas puntiformes de mesma intensidade, separadas uma da outra por uma distância de 3 x 10-1
m e imersas no vácuo, atraem-se mutuamente com uma força elétrica de
intensidade 40 N. Sendo a constante eletrostática do meio igual a 9 x 109 N.m2|C2. Quais os sinais das cargas elétricas em questão e qual o valor de cada carga?
a) Os sinais das cargas devem ser opostos e o valor de cada carga é 2 . 10-5 C.
b) Os sinais das cargas devem ser iguais e o valor de cada carga é 2 . 10-10 C.
c) Os sinais das cargas devem ser opostos e o valor de cada carga é 4 . 10-5 C.
d) Os sinais das cargas devem ser iguais e o valor de cada carga é 4 . 10-4 C.
e) Os sinais das cargas devem ser opostos e o valor de cada carga é 40 . 10-10 C.