Espelhos esféricos

DEFINIÇÃO
Chamamos de Espelhos Esféricos toda superfície refletora com a forma de uma calota esférica. Temos dois tipos de espelhos esféricos: Côncavo e Convexo.

ESPELHO ESFÉRICO CÔNCAVO é aquele espelho cuja face interna da calota é refletora de luz.

ESPELHO ESFÉRICO CONVEXO é aquele espelho cuja face externa da calota é refletora de luz

PRINCIPAIS ELEMENTOS DE UM ESPELHO ESFÉRICO

CONDIÇÕES DE NITIDEZ DE GAUSS

O espelho deve ter pequeno ângulo de abertura ( a < 10o )
Os raios incidentes devem ser próximos ao eixo principal.
Os raios incidentes devem ser pouco inclinados em relação ao eixo principal.

RAIOS PARTICULARES 
I ) Se um raio de luz incidir paralelamente ao eixo principal, o raio refletido passa pelo foco principal.

II ) Se um raio de luz incidir passando pelo centro de curvatura, o raio é refletido passando sobre si mesmo

III ) Se um raio de luz incidir no vértice do espelho, o raio refletido é simétrico em relação ao eixo principal.

CONSTRUÇÃO GEOMÉTRICA DE IMAGENS
 As imagens fornecidas por um espelho esférico podem ser obtidas utilizando-se dois dos três raios particulares.
A) ESPELHO ESFÉRICO CÔNCAVO

1o Caso: Objeto extenso localizado além do centro de curvatura de um espelho esférico côncavo.

2o Caso: Objeto extenso localizado sobre o centro de curvatura de um espelho esférico côncavo

3o Caso: Objeto extenso localizado entre o centro de curvatura e o ponto focal ( F ) de um espelho esférico côncavo

4o Caso: Objeto extenso localizado sobre o ponto focal ( F ) de um espelho esférico côncavo

Potencial elétrico

Imagine dois objetos eletrizados, com cargas de mesmo sinal, inicialmente afastados. Para aproximá-los, é necessária a ação de uma força externa, capaz de vencer a repulsão elétrica entre eles. O trabalho realizado por esta força externa mede a energia transferida ao sistema, na forma de energia potencial de interação elétrica. Eliminada a força externa, os objetos afastam-se novamente, transformando a energia potencial de interação elétrica em energia cinética à medida que aumentam de velocidade. O aumento da energia cinética corresponde exatamente à diminuição da energia potencial de interação elétrica.



Com relação a um campo elétrico, interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico.
Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto.Ele pode ser calculado pela expressão:

onde V é o potencial elétrico, Ep a energia potencial e q a carga. A unidade no S.I. é J/C = V (volt)

Portanto, quando se fala que o potencial elétrico de um ponto L é VL = 10 V, entende-se que este ponto consegue dotar de 10J de energia cada unidade de carga da 1C. Se a carga elétrica for 3C por exemplo, ela será dotada de uma energia de 30J, obedecendo à proporção. Vale lembrar que é preciso adotar um referncial para tal potencial elétrico. Ele é uma região que se encontra muito distante da carga, localizado no infinito.

Para calcular o potencial elétrico devido a uma carga puntiforme usa-se a fórmula:

No S.I. , d em metros , K é a constante dielétrica do meio, e Q a carga geradora.
Como o potencial é uma quantidade linear, o potencial gerado por várias cargas é a soma algébrica (usa-se o sinal) dos potenciais gerados por cada uma delas como se estivessem sozinhas:

Diferença de potencial


A diferença de potencial entre dois pontos, em uma região sujeita a um campo elétrico, depende apenas da posição dos pontos. Assim, podemos atribuir a cada ponto um potencial elétrico, de tal maneira que a diferença de potencial entre eles corresponda exatamente à diferença entre seus potenciais, como o próprio nome indica.
Físicamente, é a diferença de potencial que interessa, pois corresponde ao trabalho da força elétrica por unidade de carga.

Conceitos do Campo elétrico

Michael Faraday (1791 – 1867) foi o primeiro a propor o conceito de campo elétrico e também contribuído com outros trabalhos para o eletromagnetismo, posteriormente este conceito foi aprimorado com os trabalhos de James Clerk Maxwell, discípulo de Faraday.

O conceito de campo elétrico surgiu da necessidade de explicar a ação de forças a distância. Podemos dizer que o campo elétrico existe numa região do espaço quando, ao colocarmos uma carga elétrica (q) nessa região tal carga é submetida a uma força elétrica F.

O campo elétrico pode ser entendido como sendo uma entidade física que transmite a todo o espaço a informação da existência de um corpo eletrizado (Q) e, ao colocarmos outra carga (q) nesta região, será constatada a existência de uma força F de origem elétrica agindo nesta carga (q).

É importante neste momento, fazer uma analogia entre o campo elétrico e o campo gravitacional de um planeta. Ao redor de um planeta, existe um campo gravitacional devido a sua massa, análogo ao campo elétrico que existe em torno de uma esfera eletrizada. Percebemos então, uma analogia entre as grandezas físicas de massa e carga elétrica, como sendo responsáveis por gerar os campos gravitacional e elétrico respectivamente.

Para definir, matematicamente, o campo elétrico é necessário definirmos uma grandeza física que o represente. Esta grandeza é o vetor campo elétrico. Considerando a definição utilizada anteriormente, o vetor campo elétrico é dado por:

E = F/q (lembrando que E e F são vetores)

A força F, à qual a carga q fica submetida será atrativa ou repulsiva, dependendo do sinal de q.

A direção do vetor campo elétrico terá a mesma direção da reta que une o ponto considerado e a carga de geradora (Q). Já o sentido do vetor campo elétrico, depende do sinal da carga geradora (Q):

O campo elétrico gerado por uma carga elétrica (Q) positiva é de afastamento e, o campo elétrico gerado por uma carga elétrica (Q) negativa é de aproximação. O sentido do campo elétrico independe do sinal da carga (q) que sofre a ação da força F