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Introdução ao Eletromagnetismo
Germano Maioli Penello
15/10/2012
Site do cursowww.if.ufrj.br/~germano/IntroEletro_2012-2.html
• Introduzir os conceitos básicos de eletricidade e magnetismo, bem como ilustrar suas diversas aplicações.
Objetivos
Término do curso
• Construção das Equações de Maxwell a partir de observações experimentais.
• Introduzir os conceitos básicos de eletricidade e magnetismo, bem como ilustrar suas diversas aplicações.
Objetivos
Programa• A Lei de Coulomb• O Campo Elétrico • A Lei de Gauss• O Potencial Elétrico• Capacitores e Dielétricos • Corrente e Resistência• Força Eletromotriz e Circuitos DC
• O Campo Magnético • Fonte de Campo Magnético • A Lei de Ampère e a Lei de Biot-Savart • A Lei de Faraday • Indutância• Magnetismo em Meios Materiais
Critérios de aprovação• P1, P2 (possibilidade de listas de exercício valendo nota).
• Mp = (P1 + P2)/2 Mp >= 7.0, APROVADO
• P3.
• Mf = (Mp + P3)/2
• Mf >= 5, APROVADO
• No caso de falta justificada em uma das provas P1 ou P2, o aluno deverá realizar uma segunda chamada.
• No caso de falta de duas provas, o aluno será reprovado.
Bibliografia
Física 3 (12a edição) Young, H.D. & Freedman, R.A. Pearson Education
Fundamentos de Física (4a edição ) D. Halliday. R. Resnick and J. Walker - John Wiley & Sons, Inc.
Curso de Física Básica 3 (Eletromagnetismo) H. Moysés Nussenzveig - Editora Edgard Blücher Ltda
Bibliografia
Física 3 (12a edição) Young, H.D. & Freedman, R.A. Pearson Education
Fundamentos de Física (4a edição ) D. Halliday. R. Resnick and J. Walker - John Wiley & Sons, Inc.
Curso de Física Básica 3 (Eletromagnetismo) H. Moysés Nussenzveig - Editora Edgard Blücher Ltda
CronogramaEm construçao!
Experimentos
Videos gentilmente cedidos pela professora Maria Antonieta
Bastões neutros Bastões isolantes 1
Bastões isolantes 2 Bastões isolantes 1 e 2
Cargas elétricas
Bastões isolantes 1 e 2
Bastões isolantes 2Bastões isolantes 1
Lei de Du Fay
Existem dois tipo de cargas elétricas.
Cargas elétricas do mesmo tipo se repelem e cargas elétricas de tipos diferentes se atraem.
Charles–François Du Fay (1698-1739)
Outros fatos experimentais
Não é possível modificar a carga elétrica total de um sistema que
esteja isolado.
Benjamim Franklin
Conservação de carga elétrica
Força elétrica
Repulsão Atração
Isolantes e condutoresMaterial isolante Material condutor
Condutor
Isolantes e condutores
De uma maneira simplificada, define-se:
Isolantes são materiais que as cargas elétricas têm dificuldade de se deslocar.
Condutores são materiais onde as cargas elétricas se deslocam com facilidade.
Isolantes e condutores
Eletrização por indução
Eletroscópio
Eletrização por indução
Eletroscópio
Por que é difícil visualizarmos estes fenômenos no nosso cotidiano?Em outras palavras: Por que é difícil realizar estas experiências no Brasil?
Pergunta
Em um sistema isolado, dois materiais inicialmente neutros trocam cargas por atrito. Se um material fica carregado com carga total positiva, segue que o outro material ficará :
(a) carregado com a mesma quantidade de carga positiva
(b) carregado com a mesma quantidade de carga negativa
(c) carregado positivamente, mas com uma quantidade de carga total diferente
(d) carregado negativamente, mas com uma quantidade de carga total diferente
Pergunta
Em um sistema isolado, dois materiais inicialmente neutros trocam cargas por atrito. Se um material fica carregado com carga total positiva, segue que o outro material ficará :
(a) carregado com a mesma quantidade de carga positiva
(b) carregado com a mesma quantidade de carga negativa
(c) carregado positivamente, mas com uma quantidade de carga total diferente
(d) carregado negativamente, mas com uma quantidade de carga total diferente
Pergunta
A interação eletromagnética é 1036 vezes mais intensa quando comparada com a interação gravitacional. Por que a interação eletromagnética não é levada em consideração no cálculo de trajetórias, por exemplo, de planetas?
Duas distribuições podem ser consideradas pontuais quando as suas dimensões são muito menores do que
a distância entre elas.
Cargas pontuais
Esferas condutoras
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas iguais
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas iguais
Para onde apontam as forças neste sistema?q1
q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Nunca esqueça o vetor unitário! Qual a importância da notação vetorial?
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas diferentes
Para onde apontam as forças neste sistema?
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas diferentes
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas diferentes
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas diferentes
q1q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Cargas diferentes
q1 q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
q1 q2
q1 q2
Forças elétricas: Recapitulando o que vimos nas experiências
Note bem que até agora não falamos em momento algum da distância entre as cargas.
E se aproximarmos as cargas, o que acontece com a força?
Lei de Coulomb
E se aproximarmos as cargas, o que acontece com a força?
Lei de Coulomb
Lei de Coulomb
q1 q2
q1 q2
Lei de Coulomb
Lei de Coulomb
Princípio da superposição
O que acontece se adicionarmos mais uma carga ao sistema?
q1
q2
q0
Considerando que todas as cargas são positivas, como descrever a força na carga q0?
Princípio da superposição
q1
q2
q0
Princípio da superposição
q1
q2
q0
Princípio da superposição
q1
q2
q0
Princípio da superposição
q1
q2
q0
Princípio da superposição
q1
q2
q0
Princípio da superposição:
Força resultante em q0 é igual a soma das forças F01 e F02
Princípio da superposição
q1
q2
q0
Princípio da superposição:
Força resultante em q0 é igual a soma das forças F01 e F02
IMPORTANTE: SOMA VETORIAL!
Princípio da superposição
q0
Como realizar esta soma?
• Somando os módulos?
• Definindo eixos e somando componentes?
Princípio da superposição
q0
Como realizar esta soma?
• Somando os módulos?
• Definindo eixos e somando componentes?
Princípio da superposição
q0x
y
Representando a soma vetorial algebricamente:
Princípio da superposição
q0