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Eletricidade

Eletricidade , fenômeno associado a cargas elétricas estacionárias ou em movimento. A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria e é carregada por partículas elementares. Na eletricidade, a partícula envolvida é o elétron , que carrega uma cobrança designada, por convenção, como negativa. Assim, os vários demonstrações de eletricidade são o resultado do acúmulo ou movimento de um número de elétrons.

Eletrostática

Eletrostática é o estudo dos fenômenos eletromagnéticos que ocorrem quando não há cargas em movimento - ou seja, após um equilíbrio estático ter sido estabelecido. As cargas alcançam seus equilíbrio posições rapidamente porque a força elétrica é extremamente forte. Os métodos matemáticos da eletrostática permitem calcular as distribuições do campo elétrico e do potencial elétrico a partir de uma configuração conhecida de cargas, condutores e isoladores. Por outro lado, dado um conjunto de condutores com potenciais conhecidos, é possível calcular os campos elétricos nas regiões entre os condutores e determinar a distribuição de carga na superfície dos condutores. O elétrico energia de um conjunto de cargas em repouso pode ser visto do ponto de vista do trabalhos necessário para montar as cargas; alternativamente, a energia também pode ser considerada como residindo no campo elétrico produzido por este conjunto de cargas. Finalmente, a energia pode ser armazenada em um capacitor; a energia necessária para carregar tal dispositivo é armazenada nele como energia eletrostática do campo elétrico.

Lei de Coulomb

Examine o que acontece com os elétrons de dois objetos neutros esfregados em um ambiente seco Explicação da eletricidade estática e suas manifestações na vida cotidiana. Encyclopædia Britannica, Inc. Veja todos os vídeos para este artigo

A eletricidade estática é um fenômeno elétrico conhecido no qual partículas carregadas são transferidas de um corpo para outro. Por exemplo, se dois objetos são friccionados, especialmente se os objetos são isolantes e o ar circundante é seco, os objetos adquirem cargas iguais e opostas e uma força atrativa se desenvolve entre eles. O objeto que perde elétrons fica com carga positiva e o outro com carga negativa. A força é simplesmente a atração entre cargas de sinal oposto. As propriedades desta força foram descritas acima; eles são incorporados na relação matemática conhecida como Lei de Coulomb . A força elétrica em uma carga Q ₁sob essas condições, devido a uma cobrança Q _doisà distância r , é dada pela lei de Coulomb,

Os caracteres em negrito na equação indicam o vetor natureza da força, e o vetor unitário r̂ é um vetor que tem o tamanho de um e que aponta para a carga Q _doiscarregar Q ₁. A constante de proporcionalidade para é igual a 10^-7 c ^dois, Onde c é o velocidade da luz no vácuo; para tem o valor numérico de 8,99 × 10⁹newtons - metros quadrados por coulomb ao quadrado (Nm^dois/ C^dois)figura 1mostra a força em Q ₁devido a Q _dois. Um exemplo numérico ajudará a ilustrar essa força. Ambos Q ₁e Q _doissão escolhidos arbitrariamente para serem cargas positivas, cada uma com uma magnitude de 10^-6coulomb. A carga Q ₁está localizado nas coordenadas x , Y , com com valores de 0,03, 0, 0, respectivamente, enquanto Q _doistem coordenadas 0, 0,04, 0. Todas as coordenadas são fornecidas em metros. Assim, a distância entre Q ₁e Q _doisé 0,05 metros.

força elétrica entre duas cargas Figura 1: Força elétrica entre duas cargas. Cortesia do Departamento de Física e Astronomia, Michigan State University

A magnitude da força F carregando Q ₁conforme calculado usando a equação ( 1 ) é 3,6 newtons; sua direção é mostrada emfigura 1. A força sobre Q _doisdevido a Q ₁é - F , que também tem magnitude de 3,6 newtons; sua direção, no entanto, é oposta à de F . A força F pode ser expresso em termos de seus componentes ao longo do x e Y eixos, uma vez que o vetor força encontra-se no x Y plano. Isso é feito com o elementar trigonometria da geometria defigura 1, e os resultados são mostrados emFigura 2. Desse modo, em newtons. A lei de Coulomb descreve matematicamente as propriedades da força elétrica entre as cargas em repouso. Se as cargas tiverem sinais opostos, a força seria atrativa; a atração seria indicada na equação ( 1 ) pelo coeficiente negativo do vetor unitário r̂. Assim, a força elétrica em Q ₁teria uma direção oposta ao vetor unitário r̂ e apontaria de Q ₁para Q _dois. Em coordenadas cartesianas, isso resultaria em uma mudança dos sinais de ambos os x e Y componentes da força na equação ( dois )

componentes da força de Coulomb Figura 2: O x e Y componentes da força F na Figura 4 (ver texto). Cortesia do Departamento de Física e Astronomia, Michigan State University

Como pode essa força elétrica ligar Q ₁ser entendido? Fundamentalmente, a força se deve à presença de um campo elétrico na posição de Q ₁. O campo é causado pela segunda carga Q _doise tem uma magnitude proporcional ao tamanho de Q _dois. Ao interagir com este campo, a primeira carga a alguma distância é atraída ou repelida da segunda carga, dependendo do sinal da primeira carga.

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