Duas cargas puntiformes igualmente carregadas com carga elétrica de 2

 Conceito de 

FORÇA ELÉTRICA

A força elétrica é originada pela interação de uma carga elétrica com outras cargas elétricas. Esta força pode ser de repulsão ou atração conforme os sinais das cargas. Cargas de sinais contrários se atraem e de sinais iguais se repelem.

Quando temos um corpo eletrizado cujas dimensões são desprezíveis em comparação com as distâncias que o separam de outros corpos eletrizados, chamamos esse corpo de carga elétrica puntiforme.

SINAL DA FORÇA ELÉTRICA

Como as cargas elétricas Q1 e Q2 podem ter sinais diferentes, a intensidade da força elétrica calculada pode ser positiva ou negativa. Devemos interpretar os sinais da seguinte forma:

- Q1 e Q2 com o mesmo sinal: F > 0 _ força elétrica positiva significa repulsão entre as cargas.

- Q1 e Q2 com sinais opostos: F < 0 _ força elétrica negativa significa atração entre as cargas.

LEI DE COULOMB

A força elétrica de interação entre duas partículas eletrizadas foi determinada e comprovada experimentalmente pelo físico  francês Charles Augustin de Coulomb, por meio de uma de suas invenções a balança de torção, ilustrada na figura abaixo:

Coulomb conseguiu estabelecer experimentalmente uma expressão matemática que nos permite calcular o valor da força entre dois pequenos corpos eletrizados, e verificou que o valor dessa força, seja de atração ou de repulsão é tanto maior quanto maiores forem os valores das cargas nos corpos e tanto menor quanto maior for a distância entre eles. Ou seja:

onde:

F = intensidade da força elétrica

q1 e q2 = valores das cargas

d = distância que as separa

k = constante eletrostática

Assim, segundo Coulomb: "A intensidade da força de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional às cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separam."

• Questão 1 

•   A lei de Coulomb afirma que a força de intensidade elétrica de partículas carregadas é proporcional:

  I. às cargas das partículas;

  II. às massas das partículas;

  III. ao quadrado da distância entre as partículas;

  IV. à distância entre as partículas.

  Das afirmações acima

  a) somente I é correta;

  b) somente I e III são corretas;

  c) somente II e III são corretas;

  d) somente II é correta;

  e) somente I e IV são corretas.




• Questão 2

   Duas esferas igualmente carregadas, no vácuo, repelem-se mutuamente quando separadas a uma certa distância. Triplicando a distância entre as esferas, a força de repulsão entre elas torna-se:

  a) 3 vezes menor

  b) 6 vezes menor

  c) 9 vezes menor

  d) 12 vezes menor

  e) 9 vezes maior




• Questão 3

  Duas cargas puntiformes igualmente carregadas com carga elétrica de 3μC estão afastadas uma da outra por uma distância igual a 3 cm e no vácuo. Sabendo que K0 = 9.109 N.m2/C2, a força elétrica entre essas duas cargas será:

  a) de repulsão e de intensidade de 27 N

  b) de atração e de intensidade de 90 N

  c) de repulsão e de intensidade de 90 N

  d) de repulsão e de intensidade de 81 N

  e) de atração e de intensidade de 180 N




• Questão 4

  Uma esfera carregada eletricamente com uma carga Q = 5 n C é colocada na presença de um campo elétrico e de intensidade 5 N/C. A intensidade da força elétrica que atua sobre a esfera é:

  a) 10 . 10-10 N

  b) 2,5. 10-10 N

  c) 1 . 10-10 N

  d) 2,5 . 10-8 N

  e) 50 . 10-9 N

•        Resoluções: Questão 1

  A Lei de Coulomb é escrita matematicamente da seguinte forma:

  F = K0.Q1.Q2
          d2

  A partir dessa equação, vemos que a força elétrica é diretamente proporcional ao valor das cargas elétricas que interagem e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Assim, a única opção correta é a afirmativa I, conforme a letra A.

• Questão 2

  A força elétrica é dada pela expressão:

  F = K0.Q1.Q2
          d2

  Aumentando a distância de d para 2d, a força elétrica passa a ser:

  F' = K0.Q1.Q2
           (3d)2

  Resolvendo o denominador da equação, encontramos:

  F' = K0.Q1.Q2
            9d2

  Assim, podemos reescrever que:

  F' = F
        9

  Ou seja, se triplicarmos a distância, a força elétrica será nove vezes menor, conforme a alternativa C.

• Questão 3

  Dados:

  K0 = 9.109 N.m2/C2
  Q1 = Q2 = 3μC = 3.10-6 C
  d = 3 cm = 3 . 10-2 m

  Utilizamos a equação:

  F = K0.Q1.Q2
           d2

  Substituindo os dados, temos:

  F = 9.109. 3.10-6. 3.10-6
        (3.10-2)2

  F = 81. 10-3
             9.10-4

  F = 90 N

  Como as duas cargas são idênticas, elas têm o mesmo sinal, portanto, a força é de repulsão, visto que cargas com sinais iguais repelem-se. Assim, a alternativa correta é a letra C.

• Questão 4

  Dados:

  E = 5 N/C
  Q = 5 nC = 5.10-9 C

  Usamos a equação:

  F = E.Q
  F = 5 . 5.10-9
  F = 25 . 10-9 N
  F = 2,5 . 10-8N

  Alternativa D