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. Show
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 ElétricoQuando uma carga puntiforme eletrizada está fixa em um ponto, ao seu redor irá surgir um campo elétrico. A intensidade deste campo depende do meio onde a carga está inserida e poderá ser encontrada através da seguinte fórmula: Sendo: E: intensidade do campo elétrico (N/C). Vetor Campo ElétricoAo campo elétrico associamos uma grandeza vetorial chamada 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 ElétricoA 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, observamos 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 ElétricoO 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 ForçaPodemos representar o campo elétrico através de linhas orientadas segundo o sentido do vetor campo elétrico. Chamadas 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 de mesmo módulo e sinais contrários (dipolos elétricos). As linhas representam o campo elétrico gerado ao redor de duas cargas de sinais contráriosCampo Elétrico UniformeQuando em uma região do espaço existe um campo elétrico onde o vetor associado a ele apresenta mesma intensidade, mesma direção e mesmo sentido em todos os pontos, esse campo elétrico é chamado 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. Força Elétrica - Lei de CoulombNa 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 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 entre as 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 tiverem sinais iguais. Potencial ElétricoO 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 uniformeQuando 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:
Exercícios sobre campo elétrico resolvidosExercício 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: Gabarito explicado 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 Exercício 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. b) é vertical e tem sentido de cima para baixo. c) é horizontal e tem mesmo sentido da corrente de ar predominante no interior da nuvem. d) é horizontal e tem mesmo sentido no norte magnético da Terra. Gabarito explicado 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. Professor de Matemática licenciado e pós-graduado em Ensino da Matemática e Física (Fundamental II e Médio), com formação em Magistério (Fundamental I). Engenheiro Mecânico pela UERJ, produtor e revisor de conteúdos educacionais. Em que ponto o campo elétrico é nulo?Diz-se que um condutor está em equilíbrio eletrostático quando não há movimento organizado de carga, mesmo na presença de um campo elétrico externo. No interior de materiais condutores em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo.
Onde o campo elétrico é zero?Dentro de um condutor isolado o campo elétrico é nulo. Se assim não fosse, existiria movimento das cargas livres, criando-se um campo interno que contrariava o campo externo; o movimento das cargas livres só pára quando o campo total é nulo.
O que é um campo nulo?Muitas tabelas de banco de dados possuem campos que não contém valor. Um campo que não contém valor pode possuir um Null ( Nulo) ou uma sequência vazia ("").
Por que o campo elétrico no interior de um condutor é nulo?Blindagem eletrostática é o fenômeno físico que faz com que o campo elétrico seja sempre nulo no interior dos materiais condutores. Isso ocorre devido à forma como as cargas elétricas distribuem-se ao longo da superfície dos condutores em equilíbrio eletrostático.
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