Neste artigo, vamos discutir exaustivamente sobre a força eletrostática e como ela depende exaustivamente da distância.
Uma força entre as duas partículas carregadas é conhecida como força eletrostática e a força da força depende da quantidade de carga mantida pela partícula e da distância que a separa da outra partícula carregada.
Força eletrostática e gráfico de distância
A força eletrostática entre as duas cargas em repouso é dada pela relação:
E = 1/4 πɛ (q1q2/r2)
Se a distância entre as duas cargas aumentar, então a força eletrostática entre as cargas iguais diminuirá, e entre as cargas diferentes, a força eletrostática aumentará ao expandir a distância entre as duas cargas.
Se as duas cargas forem iguais, o produto das duas cargas será positivo e, portanto, a força eletrostática será positiva.
À medida que a distância entre as duas cargas aumenta, a força cairá abruptamente inicialmente e depois diminuirá gradualmente ainda mais. Portanto, o gráfico acima mostra uma curva exponencial.
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Exemplo: Considere duas cargas q1 e q2 tendo cargas de 1C e 2C respectivamente. Descubra a variação na força eletrostática entre essas duas cargas é a distância entre as duas mudanças e, a seguir, trace o gráfico.
Dado: q1 = 1C
q2 = 2C
Em d = 1 cm
E1=1/4πɛq1q2/r2
E1= 9 * 109*{1C*2C/(1)2}
= 9 * 109*2=18*109N
Em d = 2 cm
E2=1/4πɛ(q1q2/r2)
E2= 9 * 109*(1C*2C/(2)2)
E2= 9 * 109*fração{2/4}
=9* 109*0.5=4.5*109 N
Em d = 3 cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
= 9 * 109*(2/9)
=2* 109 N
Em d = 4 cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4= 9 * 109*{1C*2C/(4)2}
= 9 * 109*{2/16}
= 1.125 * 109 N
Em d = 5 cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{1C* 2C/(5)2}
= 9 * 109*{2/25}
= 0.72 * 109N
Agora, vamos traçar o gráfico para o acima
Nós temos,
| Distância (cm) | Força eletrostática (× 109 N) |
| 1 | 18 |
| 2 | 4.5 |
| 3 | 2 |
| 4 | 1.125 |
| 5 | 0.72 |
Assim, fica claro que o forca eletrostatica diminuirá exponencialmente com a expansão da distância se as duas cargas forem como partículas carregadas.
Além disso, vejamos a relação entre a força eletrostática e a distância se as duas cargas forem diferentes. Sabemos muito bem que as duas cargas diferentes mostram as forças de atração uma em relação à outra e, portanto, essa força aumentará se a distância entre elas aumentar e o gráfico ficará parecido com o mostrado abaixo: -
O produto de uma partícula carregada negativamente e uma partícula carregada positivamente dará um produto negativo e, portanto, a força eletrostática é negativa. À medida que a distância que separa os dois aumenta, a força de atração entre os dois aumentará por quadrado da distância.
Vamos entender por que o gráfico mostra uma curva exponencial também neste caso, tomando um exemplo simples dado a seguir.
Exemplo: Considere duas cargas q1 e q2 com cargas de -1C e 2C, respectivamente. Encontre a força eletrostática com a distância variável que separa as duas partículas carregadas e, em seguida, trace o gráfico para o mesmo.
Dado: q1 = -1C
q2 = 2C
Em d = 1 cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{-1C*2C/(1)2}
= 9 * 109 * (-2)=-18*109N
Em d = 2 cm
E2= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E2= 9 * 109*{-1C*2C/(2)2}
E2=9* 109*{-2/4}
= 9 * 109(-0.5)=-4.5*109N
Em d = 3 cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E3= 9 * 109*{-1C*2C/(3)2}
= 9 * 109*{-2/9}
= -2 * 109 N
Em d = 4 cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4=9* 109*{-1C*2C/(4)2}
= 9 * 109*{-2/16}
= -1.125 * 109N
Em d = 5 cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{-1C*2C/(5)2}
= 9 * 109*{-2/25}
= -0.72 * 109N
Agora, vamos traçar o gráfico para o acima
Nós temos,
| Distância (cm) | Força eletrostática (× 109 N) |
| 1 | -18 |
| 2 | -4.5 |
| 3 | -2 |
| 4 | -1.125 |
| 5 | -0.72 |
Portanto, fica claro no gráfico que à medida que a distância entre as duas cargas diferentes aumenta, a força eletrostática aumenta junto com a distância.
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Como a força eletrostática e a distância estão relacionadas?
A força eletrostática está relacionada a uma distância pela relação E= 1/4πɛ(q1q2/r2)
A força de atração entre os dois aumentará se separarmos as duas cargas e a força de repulsão aumentará se as cargas forem colocadas próximas uma da outra.
A força eletrostática depende principalmente da carga das partículas, dependendo de qual força de atração ou repulsão entra na imagem. Depende completamente da carga da partícula e da distância.
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Problema: Três partículas carregadas estão separadas por uma distância com cargas diferentes, conforme mostrado na figura abaixo. Calcule a força eletrostática na carga Q1.
A força eletrostática entre a carga Q1 e Q2 is
E1=1/4πɛ0(q1q2/r2)
= 9 * 109*{1C*3C/(2)2}
= 9 * 109*{3/4}
= 6.75 * 109N
A força eletrostática entre a carga Q1 e Q3 is
E2=1/4πɛ0(q1q2/r2)
= 9 * 109*{1C*(-2)/(3)2}
= 9 * 109* {(-2)/9}
= -2 * 109N
Daí o força resultante agindo no ponto
F=E1+ E2
=(6.75-2)*109
= 4.75 * 109N
A força resultante sobre a carga pontual Q1 é 4.75 × 109 N.
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A força eletrostática aumenta com a distância?
A força eletrostática aumenta com a distância se as duas cargas elétricas mantidas forem cargas diferentes.
Como a força eletrostática está inversamente relacionada à distância que separa as duas cargas elétricas, a força de atração aumentará à medida que essa distância aumentar cada vez mais.
Este não é o caso entre as acusações repulsivas. Se aumentar a distância que separa as duas cargas elétricas, esta força de repulsão entre as duas cargas diminuirá. Assim, no caso de cargas semelhantes, a força eletrostática diminuirá à medida que a distância entre as duas cargas elétricas diminuirá.
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Como a distância aumenta a força?
A força aumenta se a distância entre cargas semelhantes for reduzida e entre cargas diferentes for aumentada.
A força de atração entre as duas cargas diferentes aumenta se a distância que separa as duas cargas aumenta, e a força eletrostática repulsiva será maior quando as duas cargas semelhantes estiverem muito próximas uma da outra, ou seja, se a distância entre as duas cargas for seja mínimo.
Como funciona a força eletrostática?
Uma força de atração ou repulsão entre as duas cargas é chamada de força eletrostática.
A força eletrostática depende diretamente da carga que uma partícula carrega, dependendo do número de prótons e elétrons constituídos pela partícula.
Dependendo de uma carga, há uma força de atração ou repulsão entre as duas cargas separadas por alguma distância. As cargas diferentes mostram a força de atração eletrostática à medida que os portadores de elétrons na partícula atraem para a partícula que tem portadores máximos de prótons que são carregados positivamente porque os elétrons podem preencher os espaços vagos na partícula carregada positivamente.
Bem, as cargas semelhantes aplicarão uma força uma sobre a outra para se afastarem de forma contrária. Isso ocorre porque duas partículas carregadas positivamente terão o número máximo de prótons e, portanto, se afastarão se não houver disponibilidade de elétrons. O mesmo é o caso quando duas cargas são carregadas negativamente e têm mais número de elétrons, a partícula não terá mais número de elétrons, portanto, não mostra atração uma pela outra.
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Perguntas Frequentes
Qual é o potencial eletrostático?
O potencial das cargas elétricas para realizar o trabalho ou realizar o trabalho define o potencial elétrico dessa carga.
O potencial eletrostático é a energia necessária para trazer uma partícula carregada de uma posição infinita para uma distância finita pela aplicação da força eletrostática entre a carga pontual e aquela partícula a uma distância infinita.
Como o potencial elétrico é diferente da força elétrica?
O potencial elétrico é a energia de uma partícula, enquanto a força elétrica é uma força imposta devido a duas ou mais partículas carregadas.
A energia necessária para uma partícula carregada realizar o trabalho é chamada de potencial elétrico e, ao contrário, a força adquirida entre as duas partículas carregadas é a força elétrica.
O que é eletrostática?
O termo eletrostática trata dos portadores de carga elétrica e de suas características.
Sempre existe uma força de atração e repulsão dependendo do número de portadores de carga na partícula, que é conhecida como força eletrostática.
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Olá, sou Akshita Mapari. Eu fiz M.Sc. em Física. Trabalhei em projetos como Modelagem numérica de ventos e ondas durante ciclones, Física de brinquedos e máquinas mecanizadas de emoção em parque de diversões baseado na Mecânica Clássica. Fiz um curso de Arduino e realizei alguns miniprojetos no Arduino UNO. Gosto sempre de explorar novas zonas no campo da ciência. Pessoalmente, acredito que o aprendizado é mais entusiasmado quando aprendido com criatividade. Além disso, gosto de ler, viajar, dedilhar violão, identificar rochas e estratos, fotografar e jogar xadrez.