Transcript F3 Aula 6 Lei de Gauss Fluxo Elétrico e Condutores

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista
Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE
Bacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 6
Lei de Gauss, Fluxo Elétrico e Condutores
Física Geral e Experimental III
Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti
IPAUSSU-SP
2012
Problema: Como determinar o valor de uma carga ou conjunto de
cargas, sabendo o valor do fluxo elétrico criados por esta(s) cargas?
 o .  qenvolvida
 o  8,85.1012
C2
N .m 2
 o .  qenvolvida
Como:    E  d A
 o . E  d A  qenvolvida
Utilidade da Lei de Gauss: Se você conhece as características do
campo elétrico de uma carga ou conjunto de cargas, é possível
determinar a intensidade da carga total que cria tal campo elétrico.
1. Halliday (p.57) A figura mostra cinco pedaços de plástico
eletricamente carregados e uma moeda neutra. A figura mostra
também uma superfície gaussiana S vista de perfil. Qual é o fluxo
elétrico que atravessa a superfície S se q1  q4  3,1nC

q2  q5  5,9nC
e q  3,1nC ?
 3
 o .  qenvolvida
8,85.1012.  3,1.109  5,9.109  3,1.109
3,1.109  5,9.109  3,1.109

8,85.1012
N .m 2
  666,7
C
2. Halliday (p.55, 57) Qual é a carga total envolvida por um cubo de aresta 2m com
vértices A(1,0,0);B(3,0,0);C(3,0,2);D(3,2,2), submetido a um campo elétrico não


uniforme da por
E  (3x. i  4. j ) N / C

dA i
 DIREITA   E  d A





 DIREITA   (3 x i  4 j )  dA i


 DIREITA   (3 x i .dA i )  ( 4 j .dA i )
 
 
 DIREITA   (3 x.dA. i . i )  (4.dA i . j )
 o .  qenvolvida
Cálculo de 
Face direita:
O vetor área A é sempre perpendicular à
superfície e sempre aponta para fora.
Assim, na face direita, o vetor dA aponta
no sentido positivo do eixo x, assim:

d A  dA i
 DIREITA   (3 x.dA.1)  (4.dA.0)
 DIREITA   3 x.dA
Como x  3m (const ante) para
t oda a face direit a :
 DIREITA   3.3.dA  9  dA
 DIREITA  9.4
 DIREITA
N .m 2
 36
C
2. Halliday (p.55) Continuação...
 ESQUERDA   E  d A



 ESQUERDA   (3x i  4 j )  (  dA i )

 dA i




 ESQUERDA   ( 3x i .dA i )  ( 4 j .dA i )
 
 
 ESQUERDA   ( 3x.dA. i . i )  ( 4.dA i . j )
 ESQUERDA   ( 3x.dA.1)  ( 4.dA.0)
Face esquerda:
O vetor área A é sempre perpendicular à
superfície e sempre aponta para fora.
Assim, na face esquerda, o vetor dA
aponta no sentido negativo do eixo x,
assim:

d A   dA i
 ESQUERDA    3x.dA
Como x  1m (constante) para
toda a face esquerda :
 ESQUERDA    3.1.dA  3 dA
 ESQUERDA  3.4
 ESQUERDA
N .m 2
 12
C
2. Halliday (p.55) Continuação...
 INFERIOR   E  d A



 INFERIOR   (3 x i  4 j )  (dA j )




 INFERIOR   (3 x i .dA j )  (4 j .dA j )

 dA j
 
Face inferior:
O vetor área A é sempre
perpendicular à superfície e sempre
aponta para fora. Assim, na face
inferior, o vetor dA aponta no sentido
negativo do eixo y, assim:

d A  dA j
 
 INFERIOR   (3 x.dA. i . j )  (4.dA j . j )
 INFERIOR   (3 x.dA.0)  (4.dA.1)
 INFERIOR    4.dA
 INFERIOR  4.4
 INFERIOR
N .m 2
 16
C
2. Halliday (p.55) Continuação...

dA j
 SUPERIOR   E  d A






 SUPERIOR   (3 x i  4 j )  (dA j )

 SUPERIOR   (3 x i .dA j )  (4 j .dA j )
 
 
 SUPERIOR   (3 x.dA. i . j )  ( 4.dA j . j )
Face superior:
O vetor área A é sempre perpendicular à
superfície e sempre aponta para fora.
Assim, na face superior, o vetor dA aponta
no sentido positivo do eixo y, assim:

d A  dA j
 SUPERIOR   (3 x.dA.0)  ( 4.dA.1)
 SUPERIOR   4.dA
 SUPERIOR  4  dA
 SUPERIOR  4.4
 SUPERIOR
N .m 2
 16
C
2. Halliday (p.55) Continuação...
 FRONTAL   E  d A






 FRONTAL   (3 x i  4 j )  (dA k )

dA k

 FRONTAL   (3 x i .dA k )  (4 j .dA k )
Face frontal:
O vetor área A é sempre
perpendicular à superfície e
sempre aponta para fora. Assim,
na face superior, o vetor dA
aponta no sentido positivo do eixo
z, assim:

d A  dA k
 
 
 FRONTAL   (3 x.dA. i . k )  (4.dA j . k )
 FRONTAL   (3 x.dA.0)  (4.dA.0)
 FRONTAL  0
2. Halliday (p.55) Continuação...

 dA k
 TRASEIRA   E  d A



 TRASEIRA   (3 x i  4 j )  (dA k )




 TRASEIRA    (3 x i .dA k )  (4 j .dA k )
 
 
 TRASEIRA    (3 x.dA. i . k )  (4.dA j . k )
 TRASEIRA    (3 x.dA.0)  (4.dA.0)
 TRASEIRA  0
Face traseira:
O vetor área A é sempre
perpendicular à superfície e
sempre aponta para fora. Assim,
na face superior, o vetor dA
aponta no sentido negativo do
eixo z, assim:

d A   dA k
Concluindo:
TOTAL   DIR   ESQ   SUP   INF   FRO  TRA
TOTAL  36  12  16  16  0  0
N .m 2
TOTAL  24
C
Aplicandoa Lei de Gauss
 o .  qenvolvida
8,85.1012.24  qenvolvida
qenvolvida  2,124.1010 C
1. Halliday (p.69) Uma carga pontual de 1,8C está no
centro de uma superfície gaussiana de 55cm de aresta.
Qual é o fluxo através da superfície?
R: 2,03.105N.m2/C
2. Qual é a carga total envolvida por um cubo com vértices
A(0,0,0); B(3,0,0); C(3,0,3); D(3,3,3), submetido a um
campo elétrico não uniforme da por



E  (3x. i  4. y j  5.z k ) N / C
R: 4,78.10-10C