Onde:
- F é
a força elétrica, medida em newton (N);
- k é
a constante eletrostática, medida em (N⋅m2/C2);
- q1
e q2 são as cargas, medidas em coulomb (C);
- r é
a distância entre elas, medida em metros (m).
A constante eletrostática do meio (k) depende da permissividade elétrica do meio (ε ), ou seja, é a maneira como o campo elétrico interage com o meio físico em que os corpos se encontram. A relação entre a constante eletrostática do meio (k) e a permissividade elétrica do meio ( ε ) é descrita na seguinte equação:
Quando estamos trabalhando com o vácuo utilizamos ε0 (permissividade elétrica no vácuo), nesse caso, ε0 vale 8,85 x 10-12C2/N⋅m2, e portanto, utilizando a equação descrita anteriormente k0 vale 9 x 109 N⋅m2/C2.
Relação entre força elétrica e campo elétricoO Campo Elétrico (E) é definido como a força elétrica por unidade de carga. Em termos matemáticos, é expresso como E = F/q, onde F é a força sobre uma carga de teste q.
A força elétrica pode ser atrativa (quando as cargas têm sinais opostos) ou repulsiva (quando as cargas têm o mesmo sinal). Essa interação é fundamental para explicar fenômenos como a formação de átomos, moléculas e os comportamentos de materiais em diferentes contextos:
EXEMPLOS 1 - (Unifesp) Duas partículas de
cargas elétricas Q = 4,0⋅10−16 C e q = 6,0⋅10−16 C estão separadas no vácuo por
uma distância de 3,0⋅10−9 m.
Sendo ko = 9 ⋅109 N⋅m2 / C2, a intensidade da força de interação entre elas,
em newtons, é de:
A) 1,2⋅10−5 N
B) 1,8⋅10−4 N
C) 2,0⋅10−4 N
D) 2,4⋅10−4 N
E) 3,0⋅10−3 N Resolução:
Q = 4,0⋅10−16 C
q = 6,0⋅10−16 C
 r = 3,0⋅10−9 m
k0 = 9⋅109 N⋅m2 / C2
2 - (Mack-SP) Uma carga elétrica puntiforme com q = 4,0 μC, que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. O campo elétrico nesse ponto P tem intensidade: a) 3,0∙105 N/C b) 2,4∙105 N/C c) 1,2∙105 N/C d) 4,0∙10−6 N/C e) 4,8∙10−6 N/C Resolução: E = ? F = 1,2 N q = 4,0 μC = 4,0⋅10 – 6 C
E = 3,0∙105 N/C
EXERCÍCIOS 1 - Duas cargas puntiformes de valores Q1 = 5μC e Q2
= − 10μC estão a uma distância de 5 cm. Qual é a força elétrica entre
elas? Determine também se ela é repulsiva ou atrativa.
A) 180 N, atrativa.
B) 100 N, repulsiva.
C) 180 N, repulsiva.
D) 1000 N, atrativa.
E) 1,8 N, atrativa. Resolução:
Q1 = 5μC = 5⋅10 – 6 C
Q2 = − 10μC = − 10⋅10 – 6 C
k = 9⋅109
N⋅m2 / C2
r = 5 cm = 5:100 m = 0,05 m = 5⋅10 –
2 m F = ?
A força elétrica é atrativa, porque as cargas possuem sinais
contrários. 2 - Uma carga elétrica com valor de 10 μC possui
campo elétrico com valor de 3,0∙105 N/C. Determine a força
elétrica gerada. A) 3,0 N B) 10∙103 N C) 3,0∙10−2 N D) 3,0∙10−3 N
E) 3,0∙102 N Resolução: E = 3,0∙105 N/C q = 10⋅10 – 6 C F = ?
F = 3 N 3 - Uma partícula possui campo elétrico com valor
de 200∙105 N/C e força elétrica com valor de 5,0∙105 N.
Determine o valor da carga elétrica. A) 0,025 C B) 0,05 C C) 0,055 C D) 0,045 C E) 0,035 C Resolução: E = 200∙105 N/C
F = 5,0∙105 N q = ? q = 0,025 C 4 - Uma carga q e outra Q,
com o dobro de q, estavam inicialmente a uma distância d e
foram reposicionadas a uma distância equivalente ao dobro da inicial. A força
elétrica final será de quanto da força inicial?
Resolução:
Força inicial: Força final:
Multiplicando o
numerador e o denominador da fração por 2:
Logo:
5 - (UEL) Duas cargas iguais de 2⋅10−6 C se
repelem no vácuo com uma força de 0,1 N. Sabendo-se que a constante elétrica do
vácuo é 9⋅109 N⋅m2 / C2, a distância entre as cargas, em metros, é
de:A) 0,9
B) 0,6
C) 0,5
D) 0,3
E) 0,1 Resolução:
q1 = q2 = 2⋅10 – 6 C
F = 0,1N
k = 9⋅109
N⋅m2 / C2
r = ?
|
