Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

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Carga elétrica e propriedades


Carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria. É algo que um objeto pode ter, como massa ou volume, mas não é tão fácil de ver. Existem dois tipos de carga elétrica: positiva e negativa. Os objetos mais familiares que carregam carga elétrica são prótons e elétrons. Prótons têm carga positiva e elétrons têm carga negativa. Vamos analisar mais profundamente o conceito de carga elétrica e suas propriedades.

O que é carga elétrica?

Carga elétrica é uma propriedade fundamental que faz com que os objetos experimentem uma força quando colocados em um campo eletromagnético. É análoga ao conceito de massa na lei da gravidade. No entanto, enquanto há apenas um tipo de massa, há dois tipos de carga: positiva e negativa.

Tipos de cargas

Existem dois tipos de cargas:

  • Carga positiva: Este tipo de carga é transportada por prótons.
  • Carga negativa: Esta carga é transportada por elétrons.

Objetos com cargas semelhantes se repelem, enquanto objetos com cargas opostas se atraem. Esta propriedade importante da carga é a base de muitos fenômenos elétricos.

Propriedades básicas da carga elétrica

Algumas das propriedades fundamentais da carga elétrica são as seguintes:

1. Quantização da carga

Quantização da carga significa que a carga existe em quantidades discretas, e não em um intervalo contínuo. É dada pela equação:

q = n * e

Aqui, q é a carga, n é um número inteiro (positivo ou negativo), e e é a carga elementar (~1,6 × 10−19 coulombs).

2. Conservação da carga

A conservação da carga é uma das propriedades fundamentais da carga elétrica. Afirma que a carga total em um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo. Isso significa que a carga não pode ser criada nem destruída, mas pode ser transferida de uma parte do sistema para outra.

3. Natureza aditiva da carga

A carga total de um sistema é a soma algébrica das cargas individuais. Por exemplo, se você tiver as cargas q1, q2 e q3, a carga total do sistema é Q:

Q = q1 + q2 + q3 + ...

Força eletrostática e Lei de Coulomb

A força entre duas cargas é descrita pela Lei de Coulomb. Ela afirma que a força entre duas cargas pontuais q1 e q2 localizadas a uma distância r no vácuo é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas:

F = k * (|q1 * q2| / r^2)

Onde:

  • F é a magnitude da força.
  • k é a constante de Coulomb (~8,99 × 10 9 N m²/C²).
  • r é a distância entre os centros das duas cargas.

Exemplo visual: linhas de campo elétrico

Linhas de campo elétrico fornecem uma maneira de visualizar um campo elétrico. Elas mostram a direção da força exercida pelo campo em uma carga positiva e apontam para longe das cargas positivas e em direção às cargas negativas.

Este diagrama mostra as linhas de campo entre uma carga positiva (em vermelho) e uma carga negativa (em azul). As linhas saem da carga positiva e entram na carga negativa, mostrando a direção do campo elétrico.

Campos elétricos e suas propriedades

O campo elétrico é a região em torno de uma partícula carregada onde uma força é aplicada a outras partículas carregadas. A intensidade do campo elétrico E criado por uma carga pontual q localizada a uma distância r é dada por:

E = k * (|q| / r^2)

A direção do campo é radialmente para fora da carga positiva e radialmente para dentro em direção à carga negativa.

Características das linhas de campo elétrico

  • As linhas começam na carga positiva e terminam na carga negativa.
  • O número de linhas é proporcional à magnitude da carga.
  • O campo é mais forte onde as linhas estão mais próximas umas das outras.
  • Linhas de campo elétrico nunca se cruzam.

Energia potencial elétrica

Assim como a energia potencial gravitacional, objetos carregados também têm energia potencial elétrica. A energia potencial U de uma carga q em um campo elétrico E é dada por:

U = q * V

onde V é o potencial elétrico.

Aplicações da carga elétrica

O conceito de carga elétrica é fundamental para muitas aplicações em física e engenharia:

  • Eletrônica: Todos os dispositivos eletrônicos operam com base na manipulação e controle de cargas elétricas.
  • Relâmpago: Relâmpago é o resultado do acúmulo de carga elétrica nas nuvens devido à sua interação com correntes de ar e a superfície da Terra.
  • Capacitor: Capacitores armazenam energia elétrica mantendo a separação entre cargas positivas e negativas.

Conclusão

Carga elétrica é um aspecto fundamental da natureza, dando origem a forças e campos elétricos. Compreender a carga elétrica e suas propriedades é essencial para explorar o amplo campo do eletromagnetismo e suas muitas aplicações em tecnologia e ciência. Explorações futuras incluem a integração da carga elétrica com outras forças fundamentais e o avanço das tecnologias elétricas.


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