Utilizador:

Carga pontual

Storyboard

Uma carga pontual é um modelo idealizado na física em que uma carga está concentrada em um único ponto sem dimensões. Ela gera um campo elétrico que se irradia uniformemente para fora, diminuindo em intensidade com o quadrado da distância.

>Modelo

ID:(2074, 0)


Mecanismos

Descrição


ID:(15793, 0)


Cálculo do potencial elétrico, carga pontual

Descrição

No caso de uma superfície gaussiana esférica, o campo elétrico ($\vec{E}$) é constante na direção de o versor normal para seção ($\hat{n}$). Portanto, utilizando la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e la constante dielétrica ($\epsilon$), pode-se calcular integrando sobre la superfície na qual o campo elétrico é constante ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



com la superfície ($S$) para uma esfera de raio uma distância entre cargas ($r$):

$ S = 4 \pi r ^2$





Assim, o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) resulta em:

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$


ID:(11835, 0)


Partícula em potencial elétrico de carga pontual

Descrição

O potencial elétrico, carga pontual ($\varphi_p$) é calculado a partir da integração radial de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) de o rádio ($r$) até o infinito, resultando em

$ \varphi_p = -\displaystyle\int_r^{\infty} du\,E_p$



Por outro lado, para la charge ($Q$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), o valor de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) é

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$



Isso implica que ao integrar

$\varphi_p = -\displaystyle\int_{r}^{\infty} du \displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon u^2 }= -\displaystyle\frac{ Q }{ 4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r }$



obtemos

$ \varphi_p = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r } $



Como ilustrado no seguinte gráfico:



o campo em dois pontos deve possuir a mesma energia. Portanto, as variáveis la charge ($Q$), la massa molar ($m$), la velocidade 1 ($v_1$), la velocidade 2 ($v_2$) e o potencial elétrico 1 ($\varphi_1$) conforme a equação:

$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r_1 } $



e o potencial elétrico 2 ($\varphi_2$), conforme a equação:

$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r_2 } $



devem satisfazer a seguinte relação:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $


ID:(11842, 0)


Modelo

Descrição



ID:(15803, 0)


Carga pontual

Descrição

Uma carga pontual é um modelo idealizado na física em que uma carga está concentrada em um único ponto sem dimensões. Ela gera um campo elétrico que se irradia uniformemente para fora, diminuindo em intensidade com o quadrado da distância.

Variáveis

Símbolo
Texto
Variáve
Valor
Unidades
Calcular
Valeur MKS
Unidades MKS
$E_{p1}$
E_p1
Campo elétrico de uma carga pontual em 1
V/m
$E_{p2}$
E_p2
Campo elétrico de uma carga pontual em 2
V/m
$q$
q
Carga de teste
C
$Q$
Q
Charge
C
$\epsilon$
epsilon
Constante dielétrica
-
$m$
m
Massa molar
kg
$\varphi_1$
phi_1
Potencial elétrico 1
V
$\varphi_2$
phi_2
Potencial elétrico 2
V
$r_1$
r_1
Rádio 1
m
$r_2$
r_2
Rádio 2
m
$v_1$
v_1
Velocidade 1
m/s
$v_2$
v_2
Velocidade 2
m/s

Cálculos


Primeiro, selecione a equação:   para ,  depois, selecione a variável:   para 

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

Cálculos

Símbolo
Equação
Resolvido
Traduzido

 Variáve   Dado   Calcular   Objetivo :   Equação   A ser usado



Equações

No caso de uma superf cie gaussiana esf rica, o campo elétrico ($\vec{E}$) constante na dire o de o versor normal para seção ($\hat{n}$). Portanto, utilizando la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e la constante dielétrica ($\epsilon$), pode-se calcular integrando sobre la superfície na qual o campo elétrico é constante ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



com la superfície ($S$) para uma esfera de raio uma distância entre cargas ($r$):

$ S = 4 \pi r ^2$



Assim, o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) resulta em:

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$


(ID 11442)

No caso de uma superf cie gaussiana esf rica, o campo elétrico ($\vec{E}$) constante na dire o de o versor normal para seção ($\hat{n}$). Portanto, utilizando la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e la constante dielétrica ($\epsilon$), pode-se calcular integrando sobre la superfície na qual o campo elétrico é constante ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



com la superfície ($S$) para uma esfera de raio uma distância entre cargas ($r$):

$ S = 4 \pi r ^2$



Assim, o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) resulta em:

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$


(ID 11442)

O potencial elétrico, carga pontual ($\varphi_p$) calculado a partir da integra o radial de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) de o rádio ($r$) at o infinito, resultando em

$ \varphi_p = -\displaystyle\int_r^{\infty} du\,E_p$



Por outro lado, para la charge ($Q$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), o valor de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$)

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$



Isso implica que ao integrar

$\varphi_p = -\displaystyle\int_{r}^{\infty} du \displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon u^2 }= -\displaystyle\frac{ Q }{ 4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r }$



obtemos

$ \varphi_p = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r } $


(ID 11576)

O potencial elétrico, carga pontual ($\varphi_p$) calculado a partir da integra o radial de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) de o rádio ($r$) at o infinito, resultando em

$ \varphi_p = -\displaystyle\int_r^{\infty} du\,E_p$



Por outro lado, para la charge ($Q$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), o valor de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$)

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$



Isso implica que ao integrar

$\varphi_p = -\displaystyle\int_{r}^{\infty} du \displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon u^2 }= -\displaystyle\frac{ Q }{ 4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r }$



obtemos

$ \varphi_p = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r } $


(ID 11576)


Exemplos


(ID 15793)

No caso de uma superf cie gaussiana esf rica, o campo elétrico ($\vec{E}$) constante na dire o de o versor normal para seção ($\hat{n}$). Portanto, utilizando la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) e la constante dielétrica ($\epsilon$), pode-se calcular integrando sobre la superfície na qual o campo elétrico é constante ($dS$):

$\displaystyle\int_S\vec{E}\cdot\hat{n}\,dS=\displaystyle\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon}$



com la superfície ($S$) para uma esfera de raio uma distância entre cargas ($r$):

$ S = 4 \pi r ^2$





Assim, o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) resulta em:

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$


(ID 11835)

O potencial elétrico, carga pontual ($\varphi_p$) calculado a partir da integra o radial de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) de o rádio ($r$) at o infinito, resultando em

$ \varphi_p = -\displaystyle\int_r^{\infty} du\,E_p$



Por outro lado, para la charge ($Q$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), o valor de o campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$)

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$



Isso implica que ao integrar

$\varphi_p = -\displaystyle\int_{r}^{\infty} du \displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon u^2 }= -\displaystyle\frac{ Q }{ 4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r }$



obtemos

$ \varphi_p = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r } $



Como ilustrado no seguinte gr fico:



o campo em dois pontos deve possuir a mesma energia. Portanto, as vari veis la charge ($Q$), la massa molar ($m$), la velocidade 1 ($v_1$), la velocidade 2 ($v_2$) e o potencial elétrico 1 ($\varphi_1$) conforme a equa o:

$ \varphi_1 = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r_1 } $



e o potencial elétrico 2 ($\varphi_2$), conforme a equa o:

$ \varphi_2 = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r_2 } $



devem satisfazer a seguinte rela o:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $


(ID 11842)



(ID 15803)

O campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) uma fun o de la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la distância entre cargas ($r$) e calculada da seguinte forma:

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$


(ID 11442)

O campo elétrico de uma carga pontual ($E_p$) uma fun o de la charge ($Q$), la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la distância entre cargas ($r$) e calculada da seguinte forma:

$ E_p =\displaystyle\frac{1}{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{Q}{ r ^2}$


(ID 11442)

O potencial elétrico, carga pontual ($\varphi_p$) com la charge ($Q$), la distância entre cargas ($r$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) igual a:

$ \varphi_p = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r } $


(ID 11576)

O potencial elétrico, carga pontual ($\varphi_p$) com la charge ($Q$), la distância entre cargas ($r$), la constante dielétrica ($\epsilon$) e la constante de campo elétrico ($\epsilon_0$) igual a:

$ \varphi_p = -\displaystyle\frac{ Q }{4 \pi \epsilon_0 \epsilon }\displaystyle\frac{1}{ r } $


(ID 11576)

Os potenciais el tricos, que representam a energia potencial por unidade de carga, influenciam como a velocidade de uma part cula varia. Consequentemente, devido conserva o de energia entre dois pontos, segue-se que na presen a das vari veis la carga ($q$), la massa molar ($m$), la velocidade 1 ($v_1$), la velocidade 2 ($v_2$), o potencial elétrico 1 ($\varphi_1$) e o potencial elétrico 2 ($\varphi_2$), a seguinte rela o deve ser satisfeita:

$ \displaystyle\frac{1}{2} m v_1 ^2 + q \varphi_1 = \displaystyle\frac{1}{2} m v_2 ^2 + q \varphi_2 $



(ID 11596)


ID:(2074, 0)