Eletrostática: fórmulas

Vamos iniciar uma série de posts à respeito de eletricidade: eletrostática, eletrodinâmica e eletromagnetismo, então, para dar um pontapé inicial, apresento uma série de fórmulas que serão úteis nos estudos de eletrostática. Lembrando que chegar aqui na esperança de decorar tudo e virar expert no assunto é fracasso na certa; não adianta nada se você não entende os conceitos envolvidos. O post serve apenas como revisão ou talvez para apresentar algo novo.

Índice de eletrostática:

Eletricidade: eletrostática
Eletrostática: fórmulas
Eletrostática: exercícios

Carga elétrica

Q = n * e

Q: carga elétrica (C, coulomb)
n: número de cargas em excesso
e: carga elementar (\(1.6 \times 10^{-19} C\))

Lei de Coulomb (no vácuo)

F: força elétrica (N, newton)
|Q1| e |Q2|: cargas elétricas, em módulo (C, coulomb)
d: distância entre as cargas (m, metro)
k0: constante eletrostática no vácuo (\(9 \times 10^9 N \frac{m^2}{C^2}\))

Intensidade do campo elétrico

E: intensidade do campo elétrico (N/C, newton por coulomb)
F: força elétrica (N, newton)
|q|: carga elétrica, em módulo (C, coulomb)

Campo elétrico de uma carga pontual

E: intensidade do campo elétrico (N/C, newton por coulomb)
k0: constante eletrostática no vácuo (\(9 \times 10^9 N \frac{m^2}{C^2}\))
|Q|: carga elétrica, em módulo (C, coulomb)
d: distância entre as cargas (m, metro)

Campo elétrico resultante de n cargas pontuais

E: vetor campo elétrico de cada carga
Er: vetor campo elétrico resultante

Densidade superficial média de cargas

Sigma minúsculo: densidade superficial média de cargas (C/m², coulomb por metro quadrado)
Q: carga elétrica (C, coulomb)
A: área (m², metro quadrado)

Energia potencial elétrica

Ep: energia potencial elétrica (J, joule)
k0: constante eletrostática no vácuo (\(9 \times 10^9 N \frac{m^2}{C^2}\))
Q: carga elétrica (C, coulomb)
q: carga de prova (C, coulomb)
d: distância entre as cargas (m, metro)

Potencial elétrico

v: potencial elétrico (V, volt)
Ep: energia potencial elétrica (J, joule)
q: carga de prova (C, coulomb)

Trabalho de uma força elétrica

tau: trabalho (J, joule)
q: carga de prova (C, coulomb)
v1 e v2: potenciais elétricos (V, volt)

Capacitância de um condutor isolado

$$ C = \frac{Q}{v} $$

C: capacitância/capacidade eletrostática (F, farad)
Q: carga elétrica (C, coulomb)
v: potencial elétrico (V, volt)

Capacitância de um condutor esférico

$$ C = \frac{R}{K} $$

C: capacitância/capacidade eletrostática (F, farad)
R: raio da esfera (m, metro)
K: constante eletrostática do meio (Nm²/C²)

Capacitância de um capacitor

$$ C = \frac{Q}{U} $$

C: capacitância/capacidade eletrostática (F, farad)
Q: carga elétrica (C, coulomb)
U: diferença de potencial/ddp (V, volt)

Energia potencial elétrica de um capacitor

$$ E_p = \frac{Q \times U}{2} $$

Ep: energia potencial elétrica (J, joule)
Q: carga elétrica (C, coulomb)
U: diferença de potencial/ddp (V, volt)

Capacitância de um capacitor plano

$$ C = \varepsilon \times \frac{A}{d} $$

C: capacitância/capacidade eletrostática (F, farad)
ε: permitividade absoluta do meio (F/m, farad por metro)
A: área das armaduras (m², metro quadrado)
d: distância entre as armaduras (m, metro)

Associação de capacitores em série

1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn

C: capacitância de cada capacitor (F, farad)
Ct: capacitância total (F, farad)

Associação de capacitores em paralelo

C = C1 + C2 + ... + Cn

C: capacitância de cada capacitor (F, farad)
Ct: capacitância total (F, farad)

Fontes

IFSP - resumo de aulas
Só Física
ANJOS, Ivan Gonçalves dos. Física. Editora IBEP.