Linha de Campo ou Linha de “Força”
Para representar o campo elétrico, o físico Michael Faraday introduziu o conceito de linhas de força.
Considere uma carga positiva Q puntiforme criando ao seu redor um campo elétrico. O vetor campo elétrico criado é de afastamento. A figura a seguir apresenta alguns pontos do campo elétrico e o vetor campo elétrico em cada um desses pontos.
Observe que os vetores possuem a mesma direção. Traçando uma linha tangente a esses vetores, mantendo a orientação dos vetores obtém-se uma linha denominada linha de força do campo elétrico. Fazendo o mesmo com os outros vetores de mesma direção pode-se traçar outras linhas de força.
Se a carga fosse negativa, o vetor campo elétrico seria de aproximação e a linha de força seria de sentido contrário.
Observe que o as linhas de força criadas por uma carga positiva divergem partindo da carga e as linhas de força criadas por carga negativa convergem para a carga.
Propriedades das linhas de campo:
- Duas linhas de campo nunca se cruzam.
- As linhas de força não podem ser fechadas.
- As linhas iniciam na carga positiva e terminam na carga negativa ou no infinito.
- Numa determinada região, quanto maior for o número de linhas de campo, mais intenso será o campo elétrico.
- O potencial elétrico diminui no sentido da linha de força.
Superfície equipotencial
É o lugar geométrico de todos os pontos de um campo elétrico que têm o mesmo potencial elétrico. Dessa forma a diferença de potencial entre dois pontos dessa superfície é igual a zero.
Considere uma carga elétrica puntiforme isolada, o potencial, devido a essa carga, depende da distância radial à carga. Assim, todos os pontos equidistantes à carga têm o mesmo valor para o potencial elétrico. Tem-se dessa forma uma superfície esférica de raio R. Neste caso pode-se dizer que as superfícies equipotenciais são esferas concêntricas.
Na figura, as linhas contínuas representam as equipotenciais e as linhas pontilhadas representam o campo elétrico.
A seguir é possível observar as linhas de força e as superfícies equipotenciais criadas pela aproximação de duas cargas elétricas puntiformes de sinais iguais e de sinais diferentes.
Propriedades das Superfícies equipotenciais
- As superfícies equipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de campo.
- As superfícies equipotenciais podem ser abertas ou fechadas.