A força elétrica é a força de interação entre as cargas elétricas que surge com a distância entre elas. Show
A força elétrica é uma das quatro forças fundamentais da natureza. Ela aparece sempre que há a presença de uma carga elétrica em um campo elétrico. Sua direção é paralela à reta que une suas cargas. Seu sentido pode ser repulsivo ou atrativo, dependendo do sinal das cargas. Já sua intensidade é encontrada por meio da lei de Coulomb. A lei de Coulomb relaciona essa força de interação entre as cargas com a distância ao quadrado entre elas, considerando o meio em que essas cargas estão. O trabalho da força elétrica é determinado pela força que uma carga elétrica faz para se deslocar de um ponto a outro, independentemente do percurso. Veja também: Campo magnético — o espaço que surge quando as cargas elétricas estão em movimento Resumo sobre força elétrica
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) O que é força elétrica?A força elétrica, ou força eletrostática, ocorre quando existe uma carga elétrica sob efeito de um campo elétrico. Ela é uma das quatro interações fundamentais, assim como a nuclear forte, a nuclear fraca e a gravitacional. A direção da força elétrica é a mesma da reta que une as cargas. Seu sentido é atrativo se as cargas têm sinais diferentes e repulsivo se as cargas têm o mesmo sinal. Sua intensidade é calculada pela lei de Coulomb. Ela é tida como uma grandeza vetorial, uma vez que apresenta módulo, direção e sentido. É de suma importância na escala macroscópica, sendo responsável pela estrutura da matéria e pela maioria dos fenômenos físicos e químicos atuantes em nosso cotidiano.
A lei de Coulomb, determinada por Charles-Augustin de Coulomb em 1785, é a fórmula que relaciona a intensidade da força eletrostática com a distância entre duas cargas, sendo a força diretamente proporcional ao produto dos módulos entre as cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que separa as cargas. \(\vec{F}\propto\left|Q_1\right|\ e\left|Q_2\right|\) \(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\) Inclusive, por meio do sinal das cargas elétricas determinamos qual a força atuante sobre elas, podendo ser atrativa quando os sinais das cargas são opostos ou repulsiva quando as cargas possuem mesmo sinal, conforme a imagem abaixo. A fórmula da lei de Coulomb é: \(\vec{F}=k\frac{\left|Q_1\right|\ \bullet\left|Q_2\right|}{d^2}\)
◾ Videoaula sobre lei de CoulombTrabalho da força elétricaO trabalho é o esforço feito para o deslocamento de um ponto a outro, independentemente da trajetória. Assim, o trabalho da força elétrica é a quantidade de energia que uma carga ganha ou perde para atravessar de A a B, ressaltando-se que isso ocorre em uma região com campo elétrico nulo, conforme a imagem: Calculamos o trabalho a partir da fórmula: \(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Força elétrica e campo elétricoO campo elétrico é o campo vetorial gerado ao redor de uma carga elétrica ou superfície eletrizada. Considerando uma carga fixa Q (também chamada de carga fonte ou criadora) e colocando uma carga de prova q situada a uma distância d dela, surgirá uma força elétrica F atuando em q devido à presença da carga Q, que cria um campo elétrico responsável pelo surgimento de F sobre q. A direção do campo elétrico é a mesma da força, sendo paralela a esta. Seu sentido será o mesmo da força se a carga for positiva, mas seu sentido será oposto à força se a carga for negativa. A força elétrica é calculada pela seguinte fórmula: \(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
Leia também: Linhas de força — linhas imaginárias cujas tangentes mostram a direção do campo elétrico Exercícios resolvidos sobre força elétricaQuestão 1 (FEI-SP) A intensidade do vetor campo elétrico num ponto P é \(6\bullet{10}^5N/C\). Uma carga puntiforme \(q=3\bullet{10}^{-6}\ C\) colocada em P ficará sujeita a uma força elétrica cuja intensidade: A) para o cálculo, necessita da constante do meio em que a carga se encontra. B) para o cálculo, necessidade da distância. C) vale 2 N. D) vale 2 × 10 (-11) N. E) vale 1,8 N. Resolução: Alternativa E Sabendo que as cargas puntiformes são corpos eletrizados de dimensões tão pequenas comparadas com a distância entre elas que são desprezíveis, usando a fórmula que relaciona a força elétrica com o campo elétrico, temos: \(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\) \(\vec{F}=\left|3\bullet{10}^{-6}\right|\bullet6\bullet{10}^5\) \(\vec{F}=18\bullet{10}^{-6+5}\) \(\vec{F}=18\bullet{10}^{-1}\) \(\vec{F}=1,8\ N\) Questão 2 (PUC-Rio) Dois objetos metálicos esféricos idênticos, contendo cargas elétricas de 1C e de 5C, são colocados em contato e depois afastados a uma distância de 3 m. Considerando a Constante de Coulomb k = 9 x 10⁹N m²/C², podemos dizer que a força que atua entre as cargas após o contato é: A) atrativa e tem módulo \(3\bullet{10}^9N\). B) atrativa e tem módulo \(9\bullet{10}^9N\). C) repulsiva e tem módulo \(3\bullet{10}^9N\). D) repulsiva e tem módulo \(9\bullet{10}^9N\). E) zero. Resolução: Alternativa D Inicialmente, as cargas estão em contato, então haverá uma troca de elétrons entre ambas até que fiquem com a mesma carga elétrica. Assim, calcularemos a média aritmética entre as duas cargas: \(\frac{5+1}{2}=\frac{6}{2}=3\ C\) Em seguida, calcularemos a força elétrica através da lei de Coulomb: \(\vec{F}=k\frac{\left|Q_1\right|\ \bullet\left|Q_2\right|}{d^2}\) Como as cargas elétricas possuem o mesmo sinal, elas são repulsivas. Então, substituindo os valores, encontramos o valor da força elétrica. \(\vec{F}=9\bullet{10}^9\bullet\frac{\left|3\right|\ \bullet\left|3\right|}{3^2}\) \(\vec{F}=9\bullet{10}^9\frac{9}{9}\) \(\vec{F}=9\bullet{10}^9N\) Como se aplica a terceira lei de Newton?Ao disparar um tiro, o atirador é impulsionado em sentido contrário da bala por uma força de reação ao disparo. Na colisão entre um carro e um caminhão, ambos recebem a ação de forças de mesma intensidade e sentido contrário.
Como ocorre a interação dos corpos a luz da terceira lei de Newton?A terceira lei de Newton afirma que a toda ação corresponde a uma reação de igual intensidade, mas que atua no sentido oposto. A força é resultado da interação entre os corpos, ou seja, um corpo produz a força e outro corpo recebe-a.
Quais são as forças de interação entre as cargas eléctricas?Cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se quando aproximadas, e cargas elétricas de sinais diferentes são atraídas. A força elétrica que uma carga exerce sobre outra carga é proporcional ao produto do módulo de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.
|