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Eletrostática: guia de estudo

Ideias principais

A eletrostática trata das forças e da energia de cargas em repouso. Cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem, e a força diminui com o quadrado da distância.

  • A lei de Coulomb é F = kq₁q₂ ÷ r², com k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². A força atua ao longo da linha que une as cargas.
  • O campo elétrico E é a força por unidade de carga. É um vetor, e os campos de várias cargas se somam como vetores.
  • O potencial elétrico V é energia por unidade de carga. É um escalar, então os potenciais de várias cargas se somam como números comuns.
  • Um capacitor de capacitância C com tensão V armazena carga Q = CV e energia ½CV²; para placas paralelas C = ε₀A ÷ d.

Equações principais

  • F = kq₁q₂ ÷ r²
  • E = F ÷ q = kQ ÷ r²
  • V = kQ ÷ r
  • U = qV
  • C = ε₀A ÷ d
  • U_C = ½CV²

Exemplo resolvido

Duas cargas de 2,0 μC e 3,0 μC estão a 0,30 m uma da outra. F = (8,99 × 10⁹) × (2,0 × 10⁻⁶)(3,0 × 10⁻⁶) ÷ 0,30² = 0,054 ÷ 0,090 = 0,60 N, e é repulsiva porque as cargas têm o mesmo sinal. Se a distância dobrar, a força cai para 0,15 N.

Erros comuns

  • Esquecer de elevar a distância ao quadrado, ou usar a distância em centímetros sem converter.
  • Deixar as cargas em μC ou nC sem converter para coulombs.
  • Somar potenciais como vetores ou campos como números comuns. Campos são vetores e potenciais são escalares.

Prática

Teste-se com perguntas de prática sobre este tema: Eletrostática

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