Fundamentos de Física - Vol. 3 - Eletromagnetismo, 10ª edição

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Sucesso há mais de quatro décadas em todo o mundo, Fundamentos de Física continua cumprindo o desafio de apresentar a Física de maneira clara, unindo a teoria e os exercícios às aplicações práticas do mundo real.

Novidades da 10ª edição:

• Módulos e Objetivos de Aprendizado - Os capítulos vêm agora divididos em módulos conceituais, dedicados a temas básicos, com uma lista de objetivos do aprendizado para que o estudante identifique, de antemão, todos os conceitos e as definições que verá naquele módulo.
• Capítulos Reformulados - Para facilitar o aprendizado, alguns capítulos foram reformulados, como o que aborda a lei de Gauss e o potencial elétrico. Houve também a preocupação de estabelecer uma ligação mais clara e direta com os conceitos-chave apresentados.
• Novos Exemplos, Perguntas e Problemas - 250 novos problemas, 50 perguntas inéditas e 16 novos exemplos foram acrescentados a esta edição. Permanecem como destaques desta 10a edição os materiais suplementares, todos traduzidos e disponíveis no site www.grupogen.com.br/halliday-vol3 (LTC Editora – GEN | Grupo Editorial Nacional), mediante cadastro.

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26 capítulos

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21 A Lei de Coulomb

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A Lei de Coulomb

21-1

A LEI DE COULOMB

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

21.01 Saber a diferença entre um objeto eletricamente neutro,

21.10 Saber que a lei de Coulomb se aplica apenas a partículas pon-

negativamente carregado e positivamente carregado e o que é um excesso de cargas.

21.11 Se uma partícula está sujeita a mais de uma força eletrostática,

21.02 Saber a diferença entre condutores, isolantes, semicondutores e supercondutores.

tuais e a objetos que podem ser tratados como partículas pontuais.

usar uma soma vetorial para obter a força resultante.

21.12 Saber que uma casca esférica com uma distribuição uniforme

21.03 Conhecer as propriedades elétricas das partículas que existem no interior do átomo.

21.04 Saber o que são elétrons de condução e qual é o papel que desempenham para tornar um objeto negativamente carregado ou positivamente carregado.

 

21 A Lei de Coulomb

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A Lei de Coulomb

21-1

A LEI DE COULOMB

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

21.01 Saber a diferença entre um objeto eletricamente neutro,

21.10 Saber que a lei de Coulomb se aplica apenas a partículas pon-

negativamente carregado e positivamente carregado e o que é um excesso de cargas.

21.11 Se uma partícula está sujeita a mais de uma força eletrostática,

21.02 Saber a diferença entre condutores, isolantes, semicondutores e supercondutores.

tuais e a objetos que podem ser tratados como partículas pontuais.

usar uma soma vetorial para obter a força resultante.

21.12 Saber que uma casca esférica com uma distribuição uniforme

21.03 Conhecer as propriedades elétricas das partículas que existem no interior do átomo.

21.04 Saber o que são elétrons de condução e qual é o papel que desempenham para tornar um objeto negativamente carregado ou positivamente carregado.

 

22 Campos Elétricos

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Campos Elétricos

22-1

O CAMPO ELÉTRICO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

22.01 Saber que, em todos os pontos do espaço nas proximidades de uma partícula carregada, a partícula cria um campo elétrico

E , que é uma grandeza vetorial e, portanto, possui um módulo e uma orientação.

22.02 Saber que um campo elétrico pode ser usado para explicar por

que uma partícula carregada pode exercer uma força eletrostática

F em outra partícula carregada, mesmo que as partículas não estejam em contato.

22.03 Explicar de que modo uma pequena carga de teste positiva pode ser usada (pelo menos em princípio) para medir o campo elétrico em qualquer ponto do espaço.

22.04 Explicar o que são as linhas de campo elétrico, onde começam, onde terminam e o que significa o espaçamento das linhas.

Ideias-Chave zz Uma partícula carregada cria um campo elétrico (que é uma

 

22 Campos Elétricos

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Campos Elétricos

22-1

O CAMPO ELÉTRICO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

22.01 Saber que, em todos os pontos do espaço nas proximidades de uma partícula carregada, a partícula cria um campo elétrico

E , que é uma grandeza vetorial e, portanto, possui um módulo e uma orientação.

22.02 Saber que um campo elétrico pode ser usado para explicar por

que uma partícula carregada pode exercer uma força eletrostática

F em outra partícula carregada, mesmo que as partículas não estejam em contato.

22.03 Explicar de que modo uma pequena carga de teste positiva pode ser usada (pelo menos em princípio) para medir o campo elétrico em qualquer ponto do espaço.

22.04 Explicar o que são as linhas de campo elétrico, onde começam, onde terminam e o que significa o espaçamento das linhas.

Ideias-Chave zz Uma partícula carregada cria um campo elétrico (que é uma

 

23 Lei de Gauss

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Lei de Gauss

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FLUXO ELÉTRICO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

23.01 Saber que a lei de Gauss relaciona o campo elétrico em

23.05 Calcular o fluxo F do campo elétrico através de uma superfície

23.02 Saber que o fluxo elétrico F através de uma superfície é a

23.06 No caso de uma superfície fechada, explicar os sinais algébri-

23.03 Saber que o vetor área de uma superfície plana é um vetor

23.07 Calcular o fluxo total F através de uma superfície fechada

pontos de uma superfície fechada (real ou imaginária, chamada superfície gaussiana) à carga total envolvida pela superfície. quantidade de campo elétrico que atravessa a superfície.

perpendicular à superfície cujo módulo é igual à área da superfície.

23.04 Saber que qualquer superfície pode ser dividida em elementos

 

23 Lei de Gauss

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Lei de Gauss

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FLUXO ELÉTRICO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

23.01 Saber que a lei de Gauss relaciona o campo elétrico em

23.05 Calcular o fluxo F do campo elétrico através de uma superfície

23.02 Saber que o fluxo elétrico F através de uma superfície é a

23.06 No caso de uma superfície fechada, explicar os sinais algébri-

23.03 Saber que o vetor área de uma superfície plana é um vetor

23.07 Calcular o fluxo total F através de uma superfície fechada

pontos de uma superfície fechada (real ou imaginária, chamada superfície gaussiana) à carga total envolvida pela superfície. quantidade de campo elétrico que atravessa a superfície.

perpendicular à superfície cujo módulo é igual à área da superfície.

23.04 Saber que qualquer superfície pode ser dividida em elementos

 

24 Potencial Elétrico

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Potencial Elétrico

24-1

POTENCIAL ELÉTRICO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

24.01 Saber que a força elétrica é conservativa e, portanto, é possível associar a ela uma energia potencial.

da partícula, a variação ∆U da energia potencial e o trabalho W realizado pela força elétrica.

24.02 Saber que a cada ponto do campo elétrico produzido por um

24.06 No caso de uma partícula carregada que se desloca de um

24.03 No caso de uma partícula carregada sob o efeito do campo

24.07 No caso de uma partícula carregada que atravessa uma região

objeto é possível associar um potencial elétrico V, uma grandeza escalar que pode ser positiva ou negativa, dependendo do sinal da carga do objeto.

elétrico criado por um objeto, usar a relação entre o potencial elétrico V criado pelo objeto nesse ponto, a carga q da partícula e a energia potencial U do sistema partícula-objeto.

 

24 Potencial Elétrico

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Potencial Elétrico

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POTENCIAL ELÉTRICO

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

24.01 Saber que a força elétrica é conservativa e, portanto, é possível associar a ela uma energia potencial.

da partícula, a variação ∆U da energia potencial e o trabalho W realizado pela força elétrica.

24.02 Saber que a cada ponto do campo elétrico produzido por um

24.06 No caso de uma partícula carregada que se desloca de um

24.03 No caso de uma partícula carregada sob o efeito do campo

24.07 No caso de uma partícula carregada que atravessa uma região

objeto é possível associar um potencial elétrico V, uma grandeza escalar que pode ser positiva ou negativa, dependendo do sinal da carga do objeto.

elétrico criado por um objeto, usar a relação entre o potencial elétrico V criado pelo objeto nesse ponto, a carga q da partícula e a energia potencial U do sistema partícula-objeto.

 

25 Capacitância

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Capacitância

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CAPACITÂNCIA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

25.01 Desenhar um diagrama esquemático de um circuito com um capacitor de placas paralelas, uma bateria e uma chave aberta ou fechada.

25.02 Em um circuito com uma bateria, uma chave aberta e um

25.03 Conhecer a relação entre o valor absoluto da carga q nas

duas placas do capacitor (“a carga do capacitor”), a diferença de potencial V entre as placas do capacitor (“a tensão do capacitor”) e a capacitância C do capacitor.

capacitor descarregado, explicar o que acontece aos elétrons de condução quando a chave é fechada.

Ideias-Chave zz Um capacitor é constituído por dois condutores isolados (as

placas), que podem receber cargas +q e –q. A capacitância C é definida pela equação

q

CV,

zz Quando um circuito formado por uma bateria, uma chave aberta

 

25 Capacitância

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Capacitância

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CAPACITÂNCIA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

25.01 Desenhar um diagrama esquemático de um circuito com um capacitor de placas paralelas, uma bateria e uma chave aberta ou fechada.

25.02 Em um circuito com uma bateria, uma chave aberta e um

25.03 Conhecer a relação entre o valor absoluto da carga q nas

duas placas do capacitor (“a carga do capacitor”), a diferença de potencial V entre as placas do capacitor (“a tensão do capacitor”) e a capacitância C do capacitor.

capacitor descarregado, explicar o que acontece aos elétrons de condução quando a chave é fechada.

Ideias-Chave zz Um capacitor é constituído por dois condutores isolados (as

placas), que podem receber cargas +q e –q. A capacitância C é definida pela equação

q

CV,

zz Quando um circuito formado por uma bateria, uma chave aberta

 

26 Corrente e Resistência

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Corrente e Resistência

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CORRENTE ELÉTRICA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

26.01 Usar a definição de corrente elétrica como a carga que passa

por um ponto por unidade de tempo para calcular a quantidade de carga que passa por um ponto em um dado intervalo de tempo.

26.02 Saber que a corrente elétrica em geral se deve a elétrons de

26.03 Saber o que é um nó de um circuito e que, de acordo com a

lei de conservação da carga, a corrente total que entra em um nó é igual à corrente total que sai do nó.

26.04 Saber o que significam as setas nos desenhos esquemáticos do circuito e saber que, mesmo que seja representada com uma seta, a corrente elétrica não é um vetor.

condução colocados em movimento por campos elétricos (como, por exemplo, os que são produzidos em um fio por uma bateria).

Ideias-Chave zz Uma corrente elétrica i em um circuito é definida pela equação i

 

26 Corrente e Resistência

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Corrente e Resistência

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CORRENTE ELÉTRICA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

26.01 Usar a definição de corrente elétrica como a carga que passa

por um ponto por unidade de tempo para calcular a quantidade de carga que passa por um ponto em um dado intervalo de tempo.

26.02 Saber que a corrente elétrica em geral se deve a elétrons de

26.03 Saber o que é um nó de um circuito e que, de acordo com a

lei de conservação da carga, a corrente total que entra em um nó é igual à corrente total que sai do nó.

26.04 Saber o que significam as setas nos desenhos esquemáticos do circuito e saber que, mesmo que seja representada com uma seta, a corrente elétrica não é um vetor.

condução colocados em movimento por campos elétricos (como, por exemplo, os que são produzidos em um fio por uma bateria).

Ideias-Chave zz Uma corrente elétrica i em um circuito é definida pela equação i

 

27 Circuitos

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Circuitos

27-1

CIRCUITOS DE UMA MALHA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

27.01 Conhecer a relação entre a força eletromotriz e o trabalho realizado.

27.02 Conhecer a relação entre a força eletromotriz, a corrente e a potência de uma fonte ideal.

27.03 Desenhar o diagrama esquemático de um circuito de uma malha com uma fonte e três resistores.

27.04 Usar a regra das malhas para escrever uma equação para as diferenças de potencial dos elementos de um circuito ao longo de uma malha fechada.

27.05 Conhecer a relação entre a resistência e a diferença de potencial entre os terminais de um resistor (regra das resistências).

27.06 Conhecer a relação entre a força eletromotriz e a diferença de potencial entre os terminais de uma fonte (regra das fontes).

27.07 Saber que resistores em série são atravessados pela mesma corrente, que também é a mesma do resistor equivalente.

 

27 Circuitos

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Circuitos

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CIRCUITOS DE UMA MALHA

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

27.01 Conhecer a relação entre a força eletromotriz e o trabalho realizado.

27.02 Conhecer a relação entre a força eletromotriz, a corrente e a potência de uma fonte ideal.

27.03 Desenhar o diagrama esquemático de um circuito de uma malha com uma fonte e três resistores.

27.04 Usar a regra das malhas para escrever uma equação para as diferenças de potencial dos elementos de um circuito ao longo de uma malha fechada.

27.05 Conhecer a relação entre a resistência e a diferença de potencial entre os terminais de um resistor (regra das resistências).

27.06 Conhecer a relação entre a força eletromotriz e a diferença de potencial entre os terminais de uma fonte (regra das fontes).

27.07 Saber que resistores em série são atravessados pela mesma corrente, que também é a mesma do resistor equivalente.

 

28 Campos Magnéticos

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Campos Magnéticos

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CAMPOS MAGNÉTICOS E A DEFINIÇÃO DE B

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

28.01 Saber a diferença entre um eletroímã e um ímã permanente.

28.02 Saber que o campo magnético é uma grandeza vetorial e que, portanto, tem um módulo e uma orientação.

28.03 Saber que um campo magnético pode ser definido em termos

conhecer a direção do vetor v→ H B e (2) usando o sinal da carga q para conhecer o sentido do vetor.

28.06 Determinar a força magnética FB que age sobre uma partícula

→ carregada em movimento calculando o produto vetorial v→ H B .

do que acontece com uma partícula carregada que se move na presença do campo.

28.07 Saber que o vetor força magnética FB é perpendicular ao vetor

28.04 No caso de uma partícula carregada que se move na presença

 

28 Campos Magnéticos

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Campos Magnéticos

28-1

CAMPOS MAGNÉTICOS E A DEFINIÇÃO DE B

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

28.01 Saber a diferença entre um eletroímã e um ímã permanente.

28.02 Saber que o campo magnético é uma grandeza vetorial e que, portanto, tem um módulo e uma orientação.

28.03 Saber que um campo magnético pode ser definido em termos

conhecer a direção do vetor v→ H B e (2) usando o sinal da carga q para conhecer o sentido do vetor.

28.06 Determinar a força magnética FB que age sobre uma partícula

→ carregada em movimento calculando o produto vetorial v→ H B .

do que acontece com uma partícula carregada que se move na presença do campo.

28.07 Saber que o vetor força magnética FB é perpendicular ao vetor

28.04 No caso de uma partícula carregada que se move na presença

 

29 Campos Magnéticos Produzidos por Correntes

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Campos Magnéticos Produzidos por Correntes

29-1

O CAMPO MAGNÉTICO PRODUZIDO POR UMA CORRENTE

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

29.01 Desenhar um elemento de corrente em um fio e indicar a orientação do campo magnético produzido pelo elemento de corrente em um ponto fora do fio.

29.06 Saber que as linhas de campo do campo magnético nas vizinhanças de um fio longo, retilíneo, percorrido por uma corrente têm a forma de circunferências.

29.02 Dado um ponto fora de um fio e um elemento de corrente do

29.07 No caso de um ponto perto da extremidade de um fio semi-

29.03 Saber que o módulo do campo magnético criado por um

infinito percorrido por uma corrente, conhecer a relação entre o módulo do campo magnético, a corrente e a distância entre o ponto e o fio.

fio, determinar o módulo e a orientação do campo magnético produzido pelo elemento de corrente no ponto.

 

29 Campos Magnéticos Produzidos por Correntes

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Campos Magnéticos Produzidos por Correntes

29-1

O CAMPO MAGNÉTICO PRODUZIDO POR UMA CORRENTE

Objetivos do Aprendizado

Depois de ler este módulo, você será capaz de ...

29.01 Desenhar um elemento de corrente em um fio e indicar a orientação do campo magnético produzido pelo elemento de corrente em um ponto fora do fio.

29.06 Saber que as linhas de campo do campo magnético nas vizinhanças de um fio longo, retilíneo, percorrido por uma corrente têm a forma de circunferências.

29.02 Dado um ponto fora de um fio e um elemento de corrente do

29.07 No caso de um ponto perto da extremidade de um fio semi-

29.03 Saber que o módulo do campo magnético criado por um

infinito percorrido por uma corrente, conhecer a relação entre o módulo do campo magnético, a corrente e a distância entre o ponto e o fio.

fio, determinar o módulo e a orientação do campo magnético produzido pelo elemento de corrente no ponto.

 

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