Campo elétrico

Predefinição:Sidebar with collapsible lists Um campo eléctrico é o campo de força provocado por cargas eléctricas, (electrões, protões ou iões) ou por um sistema de cargas. Cargas eléctricas num campo eléctrico estão sujeitas a uma força eléctrica.

A fórmula do campo eléctrico é dada pela relação entre a força elétrica F e a carga de prova q:

$\mathbf {E} ={\frac {\mathbf {F} }{|q|}}$

Unidade no SI,

$[E]={\frac {N}{C}}\qquad (N/C)$

Vetor campo elétrico

Campo elétrico gerado pela carga Q

O campo elétrico é uma grandeza vetorial, portanto é representado por um vetor. Para determinarmos a sua presença, colocamos uma carga de prova no meio. Se esta ficar sujeita a uma força, dizemos que a região em que a carga se encontra, está sujeita a um campo elétrico. O vetor campo elétrico tem sempre a mesma direção da força a que a carga está sujeita, e o sentido é o mesmo da força, se a carga de prova estiver carregada positivamente (Q > 0), ou contrária à força, se a carga for negativa (Q < 0). O módulo é calculado da seguinte forma:

$\mathbf {E} ={\frac {\mathbf {F} }{q}}$ onde $|\mathbf {F} |={\frac {K.|Q|.|q|}{d.d}}$ (lei de Coulomb)

Substituindo $F\Rightarrow E={\frac {K.|Q|}{d^{2}}}$ (( K é a constante dielétrica do meio))

Nota-se, por essa expressão, que o campo elétrico gerado por uma carga é diretamente proporcional ao seu valor, e inversamente proporcional ao quadrado da distância.

Campo elétrico devido a uma carga elétrica

O campo elétrico sempre "nasce" nas cargas positivas (vetor) e "morre" nas cargas negativas. Isso explica o sentido do vetor mencionado acima. Quando duas cargas positivas são colocadas próximas uma da outra, o campo elétrico é de afastamento, gerando uma região no meio das duas cargas isenta de campo elétrico. O mesmo ocorre para cargas negativas, com a diferença de o campo elétrico ser de aproximação. Já quando são colocadas próximas uma carga positiva e uma negativa, o campo "nasce" na primeira, e "morre" na segunda.

Campo elétrico uniforme

É definido com uma região em que todos os pontos possuem o mesmo vetor campo elétrico, em módulo, direção e sentido. Sendo assim, as linhas de força são paralelas e equidistantes.

Para produzir um campo com essas características, basta utilizar duas placas planas e paralelas eletrizadas com cargas de mesmo módulo e sinais opostos. Um capacitor pode ser citado como exemplo de criador de campo eléctrico uniforme.

Linhas de força

As cargas de prova positivas encontram-se em movimento dentro de um campo elétrico. A partir da trajetória dessas cargas, traçam-se linhas que são denominadas linhas de força, que têm as seguintes propriedades:

1. Saem de cargas positivas e chegam nas cargas negativas;
2. As linhas são tangenciadas pelo campo elétrico;
3. Duas linhas de força nunca se cruzam;
4. A intensidade do campo elétrico é proporcional à concentração das linhas de força.

Campo elétrico gerado por uma esfera (oca) condutora

Quando uma esfera está eletrizada, as cargas em excesso repelem-se mutuamente e por isso migram para a superfície externa da esfera, atingindo o equilíbrio eletrostático. Assim, o campo elétrico dentro da esfera (em equilíbrio eletrostático) é nulo, já que não há uma força que atraia uma carga para dentro do corpo.

1. $E_{i}=0\quad$ (No interior da Esfera)
2. $E={\frac {k\cdot Q}{R^{2}}}$ (superfície exterior próxima da esfera)
3. $E={\frac {k\cdot Q}{(R+d)^{2}}}$ (distante da esfera), onde R é o raio da esfera.

Campo elétrico gerado por várias cargas pontuais

É calculado através de uma soma vetorial, que ajudará a chegar ao campo resultante.

Para um sistema constituído de várias cargas elétricas, todas elas interagem simultaneamente.

F²=(f1)²+ (f2)²+2×(f1)×(f2)×cosθ

História

Os estudos a respeito da electricidade estática, criadora dos campos eléctricos, remontam a Tales de Mileto. O filósofo e estudioso da natureza descreveu o fenómeno que consiste em uma barra de âmbar (seiva petrificada) que atrai pequenos objectos depois de esfregada com uma pele de coelho. No cotidiano, é o mesmo que esfregar uma caneta de plástico (material isolante) contra um pano ou o próprio cabelo. Em ambas as situações, o objecto fica electricamente carregado.

• Tipler, Paul A. - Física (4a Edição), Vol 2. Editora LTC

Ver também

• Lei de Coulomb
• Linhas de força
• Potencial elétrico