Aula de Cálculo do Campo Elétrico: encontrando o campo elétrico da componente X
Na disciplina de Estrutura da Matéria e Magnetismo 1, do curso de Licenciatura em Física | Uniandrade, os alunos realizaram em lousa uma aula resolutiva de um exercício da Lista de problemas, escolhida pelo professor regente.
Na aula que lecionei em lousa para a turma da disciplina, de um exercício da Lista de Problemas sobre o Cálculo do campo elétrico de distribuições continuas de carga via Lei de Coulomb, foi a resolução física e matemática dada por um resultado do campo elétrico de um segmento linear qualquer, e o objetivo era mostrar que a componente X do campo elétrico num ponto sobre o eixo dos Y é dada pelo resultado de:
Em primeira mão para identificarmos as variáveis do campo elétrico desse segmento linear imaginário, precisamos esboçar em forma de desenho o segmento e as setas vetoriais, juntamente com as suas coordenadas.
Na imagem, o esboço do segmento linear, com suas primeiras discussões das coordenadas. O comprimento desse seguimento é de tamanho "a", da origem à sua extremidade.
Coordenadas do segmento (Fonte: autoria própria)
Inicialmente, estabelecemos um fraguento (quadrado em azul) mais o menos no meio do segmento, como não sabemos o comprimento unidimensional desse fragmento, chamamos de dx, a letra d antes da incógnita x significa a soma de todas as partes infinitesimais. E a carga desse fragmento dq é a razão de lambda pelo produto da distância dx (mostrado na imagem).
- No ponto P em laranja, na ordenada Y, será o nosso ponto do campo elétrico em relação ao fragmento, gerando uma distância, de sua hipotenusa, em r (azul).
- A seta tracejada em vermelho é o campo elétrico dE (hipotenusa) e a outra seta vermelha é o dEx (componente/adjacente x).
- Altura do ponto P a zero é de distância y e a distância de zero ao fragmento é de x.
Para calcularmos o dEx, precisamos decompor:
Agora, calcular o dE da hipotenusa e o ângulo teta em relação do fragmento ao ponto P:
Se o segmento está com carga uniforme, então os limites de integração é de "zero" à "a". Porque para calcular o campo elétrico do fragmento precisamos calcular tudo, o segmento todo.
Determinamos em módulo do Campo Elétrico do fragmento ao ponto P.
Momento da realização da aula.
Dia da realização 03/abr 2019
OLIVEIRA, D. F. Machado, 2019.
OLIVEIRA, D. F. Machado de. Aula de Cálculo do Campo Elétrico: encontrado o campo elétrico da componente X; Blog D Felipe M Oliveira, 2019. Disponível em: <https://blogdfelipemoliveira.webnode.com/l/calculodocampoeletrico/>. Acesso em: ## mês 20##.