Eletricidade I-20

MSPC - Informações Técnicas

Eletricidade I-20

Calculando para mais de duas cargas

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Quando são apenas duas cargas, a força entre elas é determinada com uma simples aplicação da Lei de Coulomb. Para mais de duas cargas, o cálculo pode ser feito em partes conforme exemplo da Figura 01 abaixo.

O procedimento é simples: as forças são calculadas separadamente para cada par de cargas e o resultado é dado pela soma vetorial de cada força atuante.

Forças para mais de duas cargas elétricas

Fig 01

Para determinar a força total que q₂ e q₃ exercem sobre q₁, calculam-se separadamente as forças F₁₂ e F₁₃ conforme equação já vista da lei de Coulomb e a resultante F é dada pela soma vetorial de ambas:

F₁ = F₁₂ + F₁₃ (grandezas vetoriais são indicadas pelo formato em negrito).

De forma análoga, pode-se determinar as forças totais atuantes nas demais cargas, isto é, q₂ e q₃.

Carga elementar

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A carga elétrica não varia de forma contínua e obedece aos princípios da física quântica. A menor carga possível é a do elétron

e ≈ 1,6 10⁻¹⁹ C #A.1#

Ela é denominada carga elétrica elementar.

Uma carga qualquer q deve ser tal que

#B.1#

Onde n é um número inteiro, positivo ou negativo.

É evidente que, com um valor tão pequeno, é como se ela fosse continuamente variável para a maioria das aplicações práticas. Entretanto, certos fenômenos só podem ser estudados com o uso do conceito quântico.

Forças elétricas e gravitacionais no átomo

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A tabela abaixo dá os valores de carga elétrica e massa das partículas fundamentais do átomo. A massa do nêutron é aproximadamente igual à do próton e a do elétron, cerca de 1840 vezes menor.

Partícula	Carga	Massa kg
Próton	+ e	≈ 1,67 10^-27
Nêutron	0	≈ 1,67 10^-27
Elétron	− e	≈ 9,11 10^-31

Para um átomo de hidrogênio (distância aproximada entre elétron e próton 5,3 10^-11 m), o cálculo das forças conforme leis da gravitação e de Coulomb dá os resultados a seguir.

• Atração elétrica entre elétron e próton ≈ 3,7 10^-8 N.

• Atração gravitacional elétron / próton ≈ 8,1 10^-47 N.

Isso demonstra que, no átomo, a força gravitacional é muito pequena em relação à elétrica.

Campo elétrico - Introdução

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Um corpo de massa m, próximo da Terra, é submetido a uma aceleração g tal que a força atuante (peso) é

#A.1#

De outra forma, pode-se escrever

#A.2#

E a aceleração da gravidade g pode ser considerada um vetor representativo do campo gravitacional da Terra.

Na analogia com a atração gravitacional, a massa equivale à carga elétrica. Assim, pode-se considerar, conforme Figura 01, um vetor E que representa a intensidade do campo elétrico da carga q₁ na carga q₂.

#B.1#

Desde que F é uma grandeza vetorial e q₂ é um escalar, a grandeza E é um vetor.

Fig 01

A unidade de E no Sistema Internacional é N/C (newton por coulomb), de forma análoga à do campo gravitacional (newton por quilograma N/kg ou metro por segundo quadrado m/s²). Na forma mais usual, o campo elétrico pode também ser dado em volts por metro (V / m), de acordo com o conceito (informado em página posterior) de potencial elétrico.

A noção de campo elétrico é necessária principalmente para o estudo de cargas não estacionárias, mas o seu desenvolvimento implica alguma complexidade em certos casos. Nas páginas seguintes, mais informações sobre o assunto.

Topo | Última revisão ou atualização: Out/2009