Objetivo de Aprendizagem 8.1.A: Descrever a força elétrica resultante das interações entre objetos ou sistemas carregados.
- 8.1.A.1 Carga é uma propriedade fundamental de toda a matéria.
- 8.1.A.1.i A carga é uma grandeza escalar e é descrita como positiva ou negativa.
- 8.1.A.1.ii A magnitude da carga de um único elétron ou próton, a carga elementar $e$, pode ser considerada a menor quantidade indivisível de carga.
- 8.1.A.1.iii A carga de um elétron é $-e$ e a carga de um próton é $+e$, e um nêutron não possui carga elétrica.
- 8.1.A.1.iv Uma carga pontual é um modelo no qual o tamanho físico de um objeto ou sistema carregado é desprezível no contexto da situação sendo analisada.
- 8.1.A.2 A lei de Coulomb descreve a força eletrostática entre dois objetos carregados como diretamente proporcional à magnitude de cada uma das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os objetos.
- Equação relevante: $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
- 8.1.A.3 A direção da força eletrostática depende dos sinais das cargas dos objetos interagentes e está ao longo da linha de separação entre os objetos.
- 8.1.A.3.i Dois objetos com cargas do mesmo sinal exercem forças repulsivas um sobre o outro.
- 8.1.A.3.ii Dois objetos com cargas de sinais opostos exercem forças atrativas um sobre o outro.
- 8.1.A.4 Forças elétricas são responsáveis por algumas das propriedades macroscópicas de objetos nas experiências cotidianas. No entanto, o grande número de interações de partículas que ocorrem torna mais conveniente tratar as forças cotidianas em termos de forças não fundamentais chamadas forças de contato, como força normal, atrito e tensão.
Objetivo de Aprendizagem 8.1.B: Descrever as forças elétricas e gravitacionais resultantes de interações entre objetos carregados com massa.
- 8.1.B.1 Forças eletrostáticas podem ser atrativas ou repulsivas, enquanto forças gravitacionais são sempre atrativas.
- 8.1.B.2 Para quaisquer dois objetos que possuem massa e carga elétrica, a magnitude da força gravitacional é geralmente muito menor que a magnitude da força eletrostática.
- 8.1.B.3 Forças gravitacionais dominam em escalas maiores, mesmo sendo mais fracas que as forças eletrostáticas, porque sistemas em grandes escalas tendem a ser eletricamente neutros.
Objetivo de Aprendizagem 8.1.C: Descrever a permissividade elétrica de um material ou meio.
- 8.1.C.1 Permissividade elétrica é uma medida do grau em que um material ou meio é polarizado na presença de um campo elétrico.
- 8.1.C.2 A polarização elétrica pode ser modelada como o rearranjo induzido de elétrons por um campo elétrico externo, resultando em uma separação de cargas positivas e negativas dentro de um material ou meio.
- 8.1.C.3 O vácuo tem um valor constante de permissividade elétrica, $\varepsilon_0$, que aparece em relações físicas.
- 8.1.C.4 A permissividade da matéria tem um valor diferente do do vácuo que surge da composição e arranjo da matéria.
- 8.1.C.4.i Em um dado material, a permissividade elétrica é determinada pela facilidade com que os elétrons podem mudar de configurações dentro do material.
- 8.1.C.4.ii Condutores são feitos de materiais condutores electricamente onde os portadores de carga se movem facilmente; isolantes são feitos de materiais não condutores electricamente onde os portadores de carga não se movem facilmente.
Declaração de limite: AP Physics C: Eletricidade & Magnetismo espera apenas que os estudantes realizem cálculos da força elétrica entre quatro ou menos objetos ou sistemas interagentes carregados. A análise da força elétrica resultante de mais cargas é permitida em situações de alta simetria. Observe que espera-se que os estudantes calculem os campos elétricos de distribuições de carga, conforme descrito nos Tópicos 8.4 e 8.6.
