Electric Charge and Electric Force · Carga Elétrica e Força Elétrica
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|---|---|
| electric force/ɪˈlektrɪk fɔːs/ | força elétrica |
| electric charge/ɪˈlektrɪk tʃɑːdʒ/ | carga elétrica |
| coulombs/ˈkuːlɒmz/ | coulombs |
| quantised/ˈkwɒntaɪzd/ | quantizados |
| Coulomb's law/ˈkuːlɒmz lɔː/ | Lei de Coulomb |
| inverse-square law/ɪnˈvɜːs skweə lɔː/ | lei do inverso do quadrado |
| superposition/ˌsuːpəpəˈzɪʃn/ | superposição |
Why does a rubbed balloon stick to the wall?
- Rub a balloon on your hair and it clings to the wall — an invisible pull.
- That pull is the electric force 电力, one of the four fundamental forces.
- It acts between any objects that carry electric charge 电荷.
- This whole unit is built on one simple law for that force.
Por que um balão esfregado gruda na parede?
- Esfregue um balão no cabelo e ele se colará à parede — uma atração invisível.
- Essa atração é a força elétrica 电力, uma das quatro forças fundamentais.
- Ela atua entre quaisquer objetos que carreguem carga elétrica 电荷.
- Toda esta unidade baseia-se em uma única lei para essa força.
Two kinds of charge
- Charge comes in two kinds: positive and negative.
- Like charges repel; opposite charges attract.
- Charge is measured in coulombs 库仑 (C); the smallest free charge is the electron's, $e = 1.6\times10^{-19}$ C.
- Charge is quantised 量子化 (a whole number of $e$) and conserved — never created or destroyed.
Dois tipos de carga
- A carga vem em dois tipos: positiva e negativa.
- Cargas iguais se repelem; cargas opostas se atraem.
- A carga é medida em coulombs 库仑 (C); a menor carga livre é a do elétron, $e = 1.6\times10^{-19}$ C.
- A carga é quantizada 量子化 (um número inteiro de $e$) e conservada — nunca criada nem destruída.
Two negative charges are brought near each other. They: · Duas cargas negativas são aproximadas. Elas:
Like charges repel — two negatives push apart. · Cargas iguais se repelem — dois negativos se afastam.
Electric charge is measured in a unit called the ____. · Carga elétrica é medida em uma unidade chamada ____.
Charge is measured in coulombs (C). · Carga é medida em coulombs (C).
Coulomb's law
- The force between two point charges follows Coulomb's law 库仑定律.
- $F = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r^2}$, with $k = 8.99\times10^9\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.
- The force points along the line joining the two charges.
- Bigger charges give a bigger force; greater separation gives a weaker one.
Lei de Coulomb
- A força entre duas cargas pontuais segue a Lei de Coulomb 库仑定律.
- $F = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r^2}$, com $k = 8.99\times10^9\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.
- A força aponta ao longo da linha que une as duas cargas.
- Cargas maiores geram maior força; maior separação resulta em força mais fraca.
Two $+3\ \mu\text{C}$ charges are $2\ \text{m}$ apart. Find the force (in N). Use $k = 9\times10^9$. · Dois $+3\ \mu\text{C}$ charges estão $2\ \text{m}$ distantes. Encontre a força (em N). Use $k = 9\times10^9$.
$F = \dfrac{(9\times10^9)(3\times10^{-6})^2}{2^2} = \dfrac{9\times10^9 \cdot 9\times10^{-12}}{4} \approx 0.02\ \text{N}$.
You double one · um of the two charges. The force between them: · Você dobra uma das duas cargas. A força entre elas:
$F \propto q_1 q_2$, so doubling one charge doubles the force. · $F \propto q_1 q_2$, então dobrar uma carga dobra a força.
An inverse-square law
- The $r^2$ on the bottom makes this an inverse-square law 平方反比.
- Double the distance and the force drops to a quarter.
- Triple the distance and it drops to a ninth.
- The very same $1/r^2$ shape returns later in gravity.
Uma lei de inverso-quadrático
- O $r^2$ no denominador torna isso uma lei do quadrado inverso 平方反比.
- Dobrar a distância faz a força cair para um quarto.
- Triplicar a distância faz a força cair para um nono.
- A mesma forma $1/r^2$ reaparecerá mais tarde na gravidade.
Coulomb's law · Lei de Coulomb
The force between two charges falls off with the square of their separation (an inverse-square law). · A força entre duas cargas diminui com o quadrado de sua separação (lei do inverso do quadrado).
If you triple the distance between two charges, the force drops to one ninth. · Se você triplicar a distância entre duas cargas, a força cai para um nono.
Force goes as $1/r^2$, so $\times 3$ distance means $\div 9$ force. · Força vai com $1/r^2$, então $\times 3$ distância significa $\div 9$ força.
Many charges add as vectors
- With several charges, find the force from each one on its own.
- Then add those forces as vectors — the superposition 叠加 principle.
- $\vec F_{\text{net}} = \sum \vec F_i$, added tip-to-tail.
- This lets us build the force from any arrangement of charge.
Muitas cargas somam como vetores
- Com várias cargas, encontre a força de cada uma sobre a outra individualmente.
- Depois some essas forças como vetores — o princípio da superposição 叠加.
- $\vec F_{\text{net}} = \sum \vec F_i$, adicionados ponta-a-ponta.
- Isso nos permite calcular a força resultante de qualquer configuração de cargas.
Select all · todos true statements about the electric force. · Selecione todas as afirmações verdadeiras sobre a força elétrica.
Coulomb's law is inverse-square, along the join, and superposes. It attracts OR repels. · A lei de Coulomb é do inverso do quadrado, atua na junção e superpõe-se. Ela atrai OU repele.
Two $+2\ \mu\text{C}$ charges sit $3\ \text{cm}$ apart. Find the force between them.
- $F = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r^2} = \dfrac{(8.99\times10^9)(2\times10^{-6})^2}{(0.03)^2}$.
- $F \approx 40\ \text{N}$, and it is repulsive because both charges are positive.
Duas $+2\ \mu\text{C}$ cargas estão separadas por $3\ \text{cm}$. Encontre a força entre elas.
- $F = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r^2} = \dfrac{(8.99\times10^9)(2\times10^{-6})^2}{(0.03)^2}$.
- $F \approx 40\ \text{N}$, e é repulsiva porque ambas as cargas são positivas.
Put the magnitudes of the charges into $F = k q_1 q_2 / r^2$, then decide the direction separately: repel for same signs, attract for opposite. Don't let a stray minus sign from a negative charge flip your force arrow the wrong way.
Insira os módulos das cargas em $F = k q_1 q_2 / r^2$, depois determine a direção separadamente: repulsão para sinais iguais, atração para opostos. Não deixe um sinal negativo espuriário inverter o sentido da seta da força.
The electric force between two point charges obeys Coulomb's law $F = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r^2}$ — an inverse-square law. Like charges repel, opposite charges attract, and the forces from many charges add as vectors (superposition).
A força elétrica entre duas cargas pontuais obedece à Lei de Coulomb $F = \dfrac{k\,q_1 q_2}{r^2}$ — uma lei do quadrado inverso. Cargas iguais se repelem, opostas se atraem, e as forças de múltiplas cargas somam como vetores (superposição).