Campo
Elétrico O campo elétrico desempenha a função de transmissor
das interações entre cargas elétricas, podendo ser de afastamento ou de aproximação,
de acordo com o sinal da carga que o produziu. As cargas elétricas puntiformes são corpos eletrizados cujas dimensões
são desprezíveis se comparadas às distâncias que as separa de outros corpos
eletrizados. Observamos que na região onde existe um campo elétrico, surgirá uma
força sobre uma carga puntiforme de prova que for introduzida em algum ponto
deste campo. Esta força poderá ser de repulsão ou de atração. Fórmula do Campo Elétrico Quando uma carga puntiforme eletrizada está fixa em um ponto, ao seu
redor irá surgir um campo elétrico. A intensidade deste campo depende do meio em que a carga está inserida
e poderá ser encontrada através da seguinte fórmula: Sendo: E: intensidade do campo elétrico (N/C) Vetor Campo Elétrico Ao campo elétrico associamos uma grandeza vetorial chamado vetor campo
elétrico. Como o próprio nome indica, trata-se de uma grandeza vetorial que
possui módulo, direção e sentido. Leia mais sobre: Grandezas
Vetoriais. Sentido do Vetor Campo Elétrico A força elétrica e o vetor campo elétrico possuem mesma direção.
Entretanto, convencionamos que terão mesmo sentido quando a carga de prova
for positiva, e sentido contrário quando a carga de prova for negativa. Na ilustração abaixo, vemos o que acontece com o sentido do vetor do
campo elétrico provocado por uma carga Q fixa e positiva quando colocamos uma
carga de provas positiva e uma negativa: Vemos na animação que o sentido do campo elétrico não depende do sinal
da carga de prova, apenas do sinal da carga fixa. Assim, o campo gerado por
uma carga positiva é de afastamento. Por sua vez, quando o campo elétrico é gerado por uma carga negativa,
temos as seguintes situações indicadas na imagem abaixo: Observamos que quando a carga fixa que gera o campo é negativa, o
sentido do vetor campo elétrico também não depende do sinal da carga de
prova. Sendo assim, uma carga fixa negativa gera um campo, ao seu redor, de
aproximação. Intensidade do Campo Elétrico O valor da intensidade do campo elétrico pode ser
encontrado através da seguinte fórmula: Onde: E: campo elétrico No Sistema Internacional de Unidade, a intensidade do campo elétrico é
medido em Newton por Coulomb (N/C), a força em Newton (N) e a carga elétrica
em Coulomb (C). Linhas de Força Podemos representar o campo elétrico através de linhas orientadas
segundo o sentido do vetor campo elétrico. Essas, chamadas de linhas de força,
são tangentes ao vetor campo elétrico em cada ponto. A intensidade do campo elétrico é maior quanto mais próximas estiverem
as linhas de campo e menos intenso nas regiões mais afastadas. Abaixo, temos a representação das linhas de força de um campo
elétrico, formado por duas cargas iguais, mas de sinais contrários (dipolos
elétricos). As linhas representam o campo elétrico gerado ao redor de duas cargas
de sinais contrários Campo Elétrico Uniforme Quando em uma região do espaço existe um campo elétrico em que o vetor
associado a ele apresenta mesma intensidade, mesma direção e mesmo sentido em
todos os pontos, esse campo elétrico é chamado de uniforme. Este tipo de campo é obtido com a aproximação de duas placas
condutoras planas e paralelas eletrizadas com cargas de mesmo valor absoluto
e sinais contrários. Na figura abaixo, apresentamos as linhas de campo entre dois
condutores eletrizados. Observe que na região das bordas dos condutores, as
linhas deixam de ser paralelas e o campo não é uniforme. Campo elétrico uniforme Força Elétrica - Lei de Coulomb Na natureza existem as forças de contato e as forças de campo. As
forças de contato só agem quando os corpos se tocam. A força de atrito é um
exemplo de força de contato. A força elétrica, a força gravitacional e a força magnética são forças
de campo, pois agem sem a necessidade que os corpos estejam em contato. A Lei de Coulomb, formulada pelo físico francês Charles Augustin
de Coulomb (1736-1806) no final do século XVIII, foca nos estudos sobre a
interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas: “A força de ação mútua entre dois corpos carregados tem a direção
da linha que une os corpos e sua intensidade é diretamente proporcional ao produto
das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa”. A unidade de medida das cargas elétricas, é Coulomb (C), em homenagem
ao físico pelas suas contribuições aos estudos da eletricidade. Assim,
para calcular a força das cargas: Onde: F: força (N) A força que surge da interação entre cargas será de atração quando as
cargas apresentarem sinais contrários, e de repulsão, quando as cargas
tiverem sinais iguais. Potencial Elétrico O potencial elétrico, medido em Volts (V), é definido como o
trabalho da força elétrica sobre uma carga eletrizada no deslocamento entre
dois pontos. Considerando dois pontos A e B e o valor do potencial no ponto B nulo,
então o potencial será dado por: Onde: VA: Potencial elétrico no ponto A (V) Diferença de Potencial em um campo elétrico uniforme Quando temos um campo elétrico uniforme, podemos encontrar
a diferença de potencial entre dois pontos através da fórmula: Sendo U: diferença de potencial (V) Leia mais sobre o tema: Exercício Resolvido 1) UERJ - 2017 Admita que a
distância entre os eletrodos de um campo elétrico é de 20 cm e que a
diferença de potencial efetiva aplicada ao circuito é de 6 V. Nesse caso, a
intensidade do campo elétrico, em V/m, equivale a: a) 40 Resposta Para calcular o valor da intensidade do campo elétrico, iremos usar a
fórmula: U = E.d Antes de substituir os valores é necessário transformar a unidade da
distância, que está em centímetros, para metro. Assim temos: d= 20 cm = 0,2 m Substituindo os valores na fórmula, encontramos: Alternativa: b) 30 2) UECE - 2015 Imediatamente
antes de um relâmpago, uma nuvem tem em seu topo predominância de moléculas
com cargas elétricas positivas, enquanto sua base é carregada negativamente.
Considere um modelo simplificado que trata cada uma dessas distribuições como
planos de carga paralelos e com distribuição uniforme. Sobre o vetor campo
elétrico gerado por essas cargas em um ponto entre o topo e a base, é correto
afirmar que a) é vertical e tem sentido de baixo para cima. Resposta Conforme indicado na questão, temos um campo elétrico uniforme,
formado por cargas positivas no topo da nuvem e cargas negativas em sua base. Desta forma, as linhas de força serão verticais e paralelas. O sentido
será de cima para baixo, pois o campo gerado pelas cargas positivas é de
afastamento, e o das cargas negativas, de aproximação. Alternativa: b) é vertical e tem sentido de cima para baixo. |