Lei de Coulomb - Força Elétrica

2. Princípio da conservação da energia

Este princípio que é um princípio geral para toda a Física, quando aplicado à eletricidade, é chamado, às vezes, "princípio da conservação da eletricidade", ou mais precisamente "princípio da conservação da energia elétrica". É válido para um sistema isolado de corpos, e pode ser enunciado: "em um sistema isolado de corpos, a energia elétrica total é constante, desde que não haja transformação de energia elétrica para outras formas de energia". Com mais rigor esse princípio deve ser enunciado para a energia eletromagnética, e não para a energia elétrica somente.

Dizemos que essas duas verdades são dois princípios fundamentais, porque não há nenhum raciocínio capaz de demonstrá-las. Nós observamos que elas acontecem na natureza e as tomamos como dois pontos de apoio, para os futuros raciocínios que vamos fazer em Eletrostática.

Condutores e isolantes

 O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. São eles os responsáveis pela passagem e transporte da corrente elétrica através dos materiais. São chamados de condutores aqueles materiais onde há possibilidade de trânsito da corrente elétrica através dele como, por exemplo, o ferro. Este é um elemento químico que possui dois elétrons na última camada, os quais estão fracamente ligados ao núcleo. Dessa forma, o ferro se torna um ótimo condutor de eletricidade.

Com os materiais isolantes, também chamados de materiais dielétricos, ocorre o processo inverso. Nesses materiais, os elétrons estão fortemente ligados ao núcleo atômico, ou seja, eles não possuem elétrons livres ou a quantidade é tão pequena que pode ser desprezada. Dessa maneira, não permitem passagem de corrente elétrica. São bons exemplos de materiais isolantes: o vidro, a borracha, a cerâmica e o plástico.

Força elétrica- lei de Coulomb

→ A intensidade da força elétrica é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas.
→ A intensidade da força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos.

Portanto temos a equação que relaciona a intensidade da força elétrica (F) como sendo:

, onde Q1 e Q2 são o valor da carga elétrica de cada corpo que são medidas em coulomb (C), d é a distância entre as partículas e k é a constante dielétrica do meio no caso do vácuo é de 9x10⁹ Nm²/C².

exercícios

1 - Calcule a intensidade da força elétrica de repulsão entre duas cargas puntiformes 3.10^-5 e 5.10^-6 que se encontram no vácuo, separadas por uma distância de 15 cm.
 

2 - Uma esfera recebe respectivamente cargas iguais a 2 μC  e -4 μC, separadas por uma distância de 5 cm.) Calcule a força de atração entre elas.

3 -  Estando duas cargas elétricas separadas por uma distância de 4m, determine o valor destas cargas sabendo que a intensidade da força entre elas é de 200 N.

4 -  Duas cargas puntiformes encontram-se  no vácuo a uma distância de 10cm uma da outra. As cargas valem Q₁ = 3,0 . 10^-8C e Q₂ = 3,0 . 10^-9C. Determine a intensidade da força de interação entre elas. 

5 - Duas cargas elétricas puntiformes idênticas e iguais a 1,0 · 10^–6 C estão separadas de 3,0 cm, no vácuo. Sendo a constante eletrostática no vácuo igual a 9,0 · 10⁹ N · m2/C2a intensidade da força de repulsão entre as cargas, em newtons, vale?
 

6 - Uma carga elétrica puntiforme de 2µC está situada a 3 m de outra carga elétrica puntiforme de 5 µC, no vácuo (k = 9.10⁹ Nm²/C²). Determine a intensidade da força entre elas.
 

7 -  Uma carga elétrica puntiforme de – 3 µC está a 3 m de outra carga elétrica puntiforme de 8µC, no vácuo. Determine a intensidade da força existente entre elas.
 

8 - Duas cargas elétricas iguais, de 4 µC, encontram-se separadas de 6 m, no vácuo. Determine a intensidade da força entre elas e o tipo de força existente.
 

9 -  Duas cargas elétricas iguais, em módulo, mas de sinais opostos, encontram-se separadas de 3m, no vácuo, Considerando o módulo da carga elétrica 5 µC, qual a intensidade da força elétrica entre elas? Qual o tipo de força existente?
 

10 - Duas cargas elétricas, uma de 4 µC e outra do dobro desse valor, estão a 6 m uma da outra, no vácuo. Determine a intensidade da força entre elas.
 

11 -  Duas cargas elétricas, uma de 20 µC e outra de 12µC, encontram-se separadas de 4m, no vácuo. Determine a intensidade da força entre elas.
 

12 -  Duas cargas elétricas iguais de 5 µC, estão separadas de uma distância d, no vácuo. Se a força entre elas é de 25x10^-3 N, qual o valor dessa distância?
 

13 -  Duas cargas elétricas puntiformes, uma de 2µC e outra de 3µC, estão no vácuo, separadas por uma distância d. Se a força elétrica entre elas é de 1,5 x 10^-3 N, qual o valor da distânciaque as separa?
 

14 -  Duas cargas elétricas puntiformes, iguais, de 4µC cada, encontram-se no vácuo, separadas de 3 cm, no vácuo. (1 cm = 1.10^-2 m) Determine a intensidade da força elétrica entre elas.

15 -  Uma carga elétrica puntiforme , de 3µC, encontra-se a uma distância de 2 mm, de outra carga elétrica de 16µC, no vácuo. Determine o valor da força entre elas.

16 -  Uma carga elétrica puntiforme, de 12µC, encontra-se a uma distância de 0,15 m, no vácuo, de outra carga elétrica de 2,25 µC. Determine a intensidade da força entre elas.

17 - Três cargas elétricas encontram-se dispotas nos vértices de um triângulo retângulo no vácuo. Sendo q1 = 2µC está ligado ao ângulo reto a 3m de q3 = 4µC e q2 = - 2µC está a 3 m de q3; determine a força resultante :

18 - Três cargas elétricas encontram-se dispostas nos vértices de um triângulo retângulo, sendo que q3 = 2µC está no vértice ligado ao ângulo reto e q1 = 3µC está a 5 m de q3 e q2 = 4µC está a 4 m de q3. Determine a intensidade da força resultante.