Charles Coulomb (1736-1806), físico francês, dedicou-se ao estudo das interacções entre cargas eléctricas pontuais. Para isso, utilizou uma balança de torção, para medir o valor da constante de gravitação universal.
 |
| 1. Balança de torção usada por Coulomb nas suas experiências |
A partir do valor do ângulo de torção, Coulomb, em 1785, conseguiu calcular o valor da força de interacção para diferentes distâncias de aproximação de esferas.
Depois de realizar uma série de experiências, Coulomb concluiu que a intensidade da força eléctrica entre duas pequenas esferas carregadas era directamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
Com base nas suas verificações experimentais, Coulomb estabeleceu a seguinte lei, hoje conhecida por Lei de Coulomb:
A constante de proporcionalidade, k, designa-se por constante de Coulomb. O seu valor depende do meio onde se encontra as cargas. Assim sendo, não é uma constante universal.
No vácuo e no ar, k tem quase o mesmo valor, que é:
Como a constante de Coulomb, k, depende do meio e este é caracterizado pela sua permitividade eléctrica, ɛ , verifica-se que:
A permitividade eléctrica, ɛ, é constante para cada meio. Quanto maior for a permitividade eléctrica de um meio, menor será o valor de k e, consequentemente, menor será a intensidade da força eléctrica entre duas cargas.
No vácuo, a permitividade eléctrica é mínima, sendo o seu valor:
A permitividade eléctrica no ar (PTN) é praticamente igual à do vácuo, embora ligeiramente superior
Campo Elétrico
Uma carga eléctrica Q cria a sua volta um campo eléctrico pois, se colocarmos no espaço à sua volta uma outra partícula com carga eléctrica q (carga de prova), esta fica sujeita a uma força eléctrica que é dada pela Lei de Coulomb:
A força eléctrica depende, portanto, da carga q da partícula colocada no ponto P (carga de prova).
Para caracterizar a acção eléctrica da carga Q, independentemente da carga q da partícula de prova, define-se campo eléctrico como sendo:
O campo eléctrico num ponto P, é, por definição, a força eléctrica que atua por unidade de carga de prova positiva, q, colocada nesse ponto, à distância r da carga criadora.
A unidade SI de campo eléctrico é o Newton por coulomb, N⁄C , ou volt por metro, V⁄m.
Atendendo à Lei de Coulomb, o campo eléctrico é criado por uma carga pontual, e é dado pela expressão:
Esta expressão mostra que o campo eléctrico criado pela carga pontual :
*É directamente proporcional à carga criadora;
*É inversamente proporcional ao quadrado da distância desta ao ponto onde se define o campo;
*Apresenta simetria esférica, isto é, tem a mesma intensidade a igual distância da carga criadora do campo;
*É centrífugo, se a carga criadora do campo for positiva (Qc>0) e é centrípeto, se a carga criadora do campo for negativa (Qc<0).
Características das linhas de campo:
*As linhas de campo são sempre tangentes ao campo eléctrico e indicam a direcção e o sentido do campo.
*As linhas de campo adensam-se nas zonas onde o campo é mais intenso.
*As linhas de campo nunca se cruzam.
Campo eléctrico uniforme
O campo eléctrico pode ser uniforme numa dada região do espaço. Isso verifica-se quando o campo eléctrico, é constante, isto é, tem o mesmo módulo, direcção e sentido em todos os pontos.
É possível obter um campo eléctrico uniforme com duas placas condutoras, planas e paralelas, com cargas simétricas (+Q e -Q) e a uma distância pequena, quando comparada com o tamanho das placas.
O campo eléctrico que se cria é perpendicular às placas e dirigido da placa positiva para a placa negativa.
Num campo eléctrico uniforme, as linhas de campo são paralelas e equidistantes entre si.
Uma carga eléctrica de prova, q, colocada em qualquer ponto do campo eléctrico uniforme, fica sujeita a uma força eléctrica, F ⃗, constante, uma vez que o campo eléctrico, E ⃗, é constante.
Então, pela Segunda Lei de Newton,
a aceleração da carga eléctrica de prova é também constante (se não houver mais forças a atuar).
Igualando as expressões (1) e (2), tem-se:
Conclui-se, assim, que o movimento de uma partícula, de massa m e carga q, inicialmente em repouso, quando submetida à acção de um campo eléctrico uniforme, é um movimento rectilíneo uniformemente acelerado (a aceleração é a constante), ao longo de uma linha de campo.
Fonte:
http://www.energiaeletrica.net/carga-eletrica/
ALONSO, Marcelo; J.Finn, EDWARD. Física. Escolar Editora. 2012, Lisboa.
MACIEL, Noémia; VILLATE, Jaime; AZEVEDO, Carlos; BARBOSA, Maciel. Eu e a Física 12 – 2ª Parte. Porto Editora. 1ª edição. 2011. Porto.
Imagem: http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Bcoulomb.png
Enviar um comentário