LEI DE COULOMB

 

 

 

 

Constante da eletrostática no vácuo: ko = 9.109N/m2C2

 

Grandeza

Representação

Unidade (SI)

força elétrica

F

N (newton)

cargas elétricas

Q1 e Q2

C (coulomb)

distância entre as cargas

d

m (metro)

 

 

FORÇA DE REPULSÃO

 

 Cargas elétricas de sinais iguais

 

a) cargas positivas

 

 

 

 

  

b) cargas negativas

 

 

 

 

 

 

 

 

FORÇA DE ATRAÇÃO

 

Cargas de sinais diferentes

 

  

 

 

 

 


 

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

 

Use a constante da eletrostática no vácuo: ko = 9.109 unidades SI

Lembre: 1mC = 10-3C (milicoulomb)

              1mC = 10-6C (microcoulomb)

              1nC = 10-9C (nanocoulomb)

 

                 

 

 

MODELO I

 

 Duas cargas puntiformes eletrizadas estão fixadas a 3,0 mm uma da outra. Suas cargas elétricas são idênticas e iguais a 2,0 nC, positivas. Determine a intensidade da força eletrostática sabendo que o meio é o vácuo.

 

RESOLUÇÃO

 

Transformar para o SI:

 

d = 3,0 mm = 3,0. 10-3 m

 

Lembre: 1nC = 10-9C

 

Q1=Q2 = 2,0 nC = 2,0. 10-9C

 

Substituindo os valores no esquema abaixo:

 

 

 

 

 

Substituindo os dados na fórmula.

 

 

 

 

 

F = 4,0. 10-3 N

 

 

 

 

MODELO II

 Duas cargas elétricas puntiformes positivas e iguais a Q estão separadas por uma distância de 30,0 cm no vácuo. Sendo a força de repulsão mútua tem intensidade 4,0. 10-1N. Determine a carga Q.

 

 

RESOLUÇÃO

 

Transformar para o SI:

 

d = 30 cm = 3,0. 10-1 m

 

Substituindo os valores no esquema abaixo:

 

 

  

Substituindo os dados na fórmula.

 

 

 

 

 

 

        

 

 

 

Q = 2mC

 

 

 

 

 

 

MODELO III

 

Duas cargas elétricas positivas e iguais a 1mC, no vácuo, se repelem com uma força de repulsão de 3,6. 10-2 N. Determine a distância entre as cargas elétricas.

 

 

RESOLUÇÃO

 

Dados:

 

Lembre: 1mC = 10-6C

 

Q1= Q2 = 1.10-6 C

 

F = 3,6. 10-2N

 

Substituindo os valores no esquema abaixo:

 

 

 

 

 


 

Substituindo os dados na fórmula.

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

d =0,5m

MODELO IV

 

As cargas da figura estão localizadas no vácuo. As cargas elétricas Q1= 8mC e Q2 = 2mC estão fixas a uma distância de 1,5 m. Determine a posição de equilíbrio x para carga Q3 = - 4mC sob a ação exclusiva das forças eletrostáticas, colocada entre as cargas Q1 e Q2.

 

 

RESOLUÇÃO

 

Representação das forças na figura

 

 

 

 

EQUILÍBRIO SOBRE A CARGA Q3

 

 

 

 

 

F13 = F23

 

 

 

 

 

X = 1m

 

 

EXERCÍCIOS

 

Use g =10 m/s2 e K0= 9.109 N.m2/C2

 

FE01) (Cesgranrio-RJ) A lei de Coulomb afirma que a força de interação 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 afirmativas 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.

 

FE02) Duas cargas elétricas Q1 e Q2 atraem-se quando colocadas próximas uma da outra.

a) O que se pode afirmar sobre os sinais de Q1 e de Q2?

b) A carga Q1 é repelida por uma terceira carga, Q3, positiva. Qual é o sinal de Q2?

 

FE03) Determine a força de repulsão entre duas cargas iguais a 2mC, separadas por uma distância de 20 cm.

 

FE04) A força de repulsão entre duas cargas iguais é igual a 3,6 N quando estão separadas por uma distância de 10 cm. Determine o valor das cargas.

 

FE05) A que distância deve ser colocada duas cargas positivas e iguais a 1mC, no vácuo, para que a força de repulsão elas tenham intensidade de 0,1 N?

 

FE06) Duas cargas elétricas positivas e puntiformes, das quais uma é triplo da outra, repelem-se com forças de intensidade 2,7 N no vácuo, quando a distância entre elas é 10 cm. Determine a menor das cargas.

 

FE07) Duas cargas elétricas puntiformes distam 20 cm uma da outra. Alterando essa distância, a intensidade da força de interação eletrostática entre as cargas fica 4 vezes menor. A nova distância entre elas é?

 

FE08) Duas pequenas esferas idênticas estão situadas no vácuo, a certa distância d, aparecendo entre elas uma força elétrica de intensidade F1. A carga de uma é o dobro da carga da outra. As duas pequenas esferas são colocadas em contato e, a seguir, afastadas a uma distância 2d, aparecendo entre elas uma força elétrica de intensidade F2. Calcule a relação F1/F2.

 

FE09) Três pequenas esferas A, B e C com cargas elétricas respectivamente iguais a 2Q, Q e Q estão alinhadas como a figura. A esfera A exerce sobre B uma força elétrica de intensidade 2,0. 10-6N. Qual a intensidade da força elétrica resultante que A e C exercem sobre B?

 

 

FE10) Duas cargas elétricas puntiformes Q1= 8.10-8 C e Q2= -2.10-8 C estão fixas no vácuo, separadas por uma distância d= 6 cm. Determine.

a) a intensidade da força elétrica de atração.

b) a intensidade da força elétrica resultante, que age sobre uma carga Q3= 10-8 C, colocada no ponto médio do segmento que une Q1 e  Q2 .

c) a posição em que Q3 deve ser colocada de modo a ficar em equilíbrio somente sob a ação de forças elétricas. 

 

FE11) Um pêndulo elétrico de comprimento l e massa m = 0,12 kg eletrizado com uma carga Q é repelido por outra carga igual fixa no ponto A. A figura mostra a posição de equilíbrio do pêndulo. Calcule Q. (g = 10 m/s²).

 

 

FE12) Determine a força resultante no ponto B de um triângulo retângulo. Dados: QA=QC= 1mC e QB= 1mC.

 

 

 

 

FE13) Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor da força resultante no ponto A de um triângulo eqüilátero a carga Q=1mC e d= 0,3m.

 

 

 

 

FE14)(Fuvest-SP) Um objeto A, com carga elétrica +Q e dimensões desprezíveis, fica sujeito a uma força de intensidade 20. 10-6 N quando colocado em presença de um objeto idêntico, à distância de 1,0 m. Se A for colocado na presença de dois objetos idênticos, como indica a figura, fica sujeito a uma força de intensidade aproximadamente igual a:

 

 

 

FE15) (Mack-SP)Duas cargas elétricas positivas e iguais, cada uma de valor Q, são fixadas nos vértices opostos de um quadrado.Nos outros dois vértices colocam-se duas outras cargas iguais q, conforme mostra a figura.Para que as cargas q fique em equilíbrio sob a ação das forças elétricas somente, deve-se ter:  

 

a)

b)

c)

d)

e)

 

 

FE16)(Fuvest-SP) Três objetos com cargas elétricas idênticas estão alinhados como mostra a figura.O objeto C exerce sobre B uma força igual a 3,0.10-6 N.A força elétrica resultante dos efeitos de A e C sobre B é:

 

a)2,0.10-6N     

b)6,0.10-6N

c)12.10-6N

d)24.10-6N

e)30.10-6N

 

 

 

FE17)Uma pequena esfera recebe uma carga de 40 mC e outra esfera de diâmetro igual, localizada a 20 cm de distancia, recebe uma carga de -10mC.

 

a)     Qual a força de atração entre elas?

b)    Colocando as esferas em contato afastando-se 5cm, determine a nova força de interação elétrica entre elas.

 

 

FE18)(Fuvest-SP) Duas partículas de cargas 10-7 C e -10-7C e mesma massa 0,1g estão separadas 10cm.

 

a)     Qual a intensidade da força elétrica entre as em um meio onde a força entre as cargas de 1C a uma distância de 1m é 9.109N?

b)    Se a carga positiva se movimentar em torno da negativa, descrevendo um MCU de 10cm de raio, qual sua velocidade?

 

 

FE19)Uma esfera A é colocada em contato com uma outra igual B, inicialmente neutra.Depois são separadas e colocadas no vácuo a uma distancia de 20cm uma da outra e passam a se repelir com uma força de intensidade de 9.10-5 N. Calcule o módulo da carga primitiva da esfera A.

 

FE20)(MACK-SP) Duas cargas elétricas puntiformes encontram-se num determinado meio e interagem mutuamente através de uma força eletrostática cuja a intensidade F varia com a distância d entre elas de acordo com o diagrama da figura.Determine a intensidade da força de interação eletrostática entre estas cargas quando a distância entre elas for de 3.10-1m.

 

 

 

RESPOSTAS

 

FE01) a

 

FE02) a) sinais diferentes; b) negativa

 

FE03) 9.10-1N

 

FE04) 2.10-6 C (positivo ou negativo)

 

FE05) 30 cm

 

FE06)10-6 C

 

FE07) 40cm

 

FE08) F1/F2 = 32/9

 

FE09) 7,0.10-6 N

 

FE10) 4.10-3N; b) 10-2N; c)

 

FE11) 3.10-6 C (positivo ou negativo)

 

FE12)

 

FE13) FR =10-1N

 

FE14) c

 

FE15) a

 

FE16) d

 

FE17) a) 90N

            b) 810N

 

FE18) a) 9.10-3N

            b) 3m/s

 

FE19) 4.10-8 C

 

FE20) 1N