Campo elétrico

 CAMPO ELÉTRICO

 É uma região do espaço em torno de uma carga elétrica, de forma que colocada uma carga elétrica nessa região, ela ficará sujeita a uma força de origem elétrica.

A carga elétrica q utilizada para verificação da existência do campo será denominada “carga de prova” ou “carga teste”.

 

Vetor Campo Elétrico

O campo elétrico é uma grandeza vetorial, portanto necessita de módulo, direção e sentido. O módulo é dado pela expressão:

Direção: a mesma da força elétrica.

Sentido: mesmo sentido da força elétrica, se a carga de prova é positiva (q > 0) e sentido oposto ao da força elétrica se a carga de prova é negativa (q < 0)

A unidade de do campo elétrrico E no SI é o N/C ou V/m (será visto posteriormente).

 

Campo Elétrico Gerado por uma Carga Puntiforme

Para que exista o campo elétrico é necessário que exista uma carga elétrica que esteja gerando este campo. Chamando a carga geradora do campo elétrico de Q e sabendo que a carga de prova q recebe ação de uma força da carga Q pode-se escrever:

- a força elétrica que atua sobre a carga de prova (q) pode ser obtida pela Lei de Coulomb: 

De acordo com a expressão acima tem-se que o campo depende:

- da carga geradora ® Q;

- da distância ® d;

E do meio ® k

Não depende da carga de prova ® q

 

Neste caso pode-se dizer que a carga geradora do campo elétrico cria num ponto P um campo elétrico:

- de afastamento se for positiva;

- de aproximação se for negativa.

Veja:

CAMPO ELÉTRICO RESULTANTE

 

Num dada região do espaço pode-se encontrar a ação de mais de uma carga elétrica. Assim, num único ponto P terá mais de um campo elétrico. 

O campo elétrico resultante será a soma vetorial de todos os campos elétricos ali existentes.

Força eletrostática

 

Lei de Coulomb

 

Considere duas partículas, A e B, eletrizados com cargas Q_A e Q_B, respectivamente, e separados por uma distância d.

O físico Charles Coulomb observou que a força eletrostática trocada por estas partículas era diretamente proporcional às suas cargas,

e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas.

Assim, enuncia-se a Lei de Coulomb:

"O módulo da força de atração ou repulsão entre cargas pontuais

é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente

proporcional ao quadrado da distância entre elas.”

 

Módulo: 

Direção: é a reta que une os centros geométricos dos corpos eletrizados.

Sentido: é dado pela Lei de Du Fay.

 

Gráfico F = f(d)

Pela Lei de Coulomb observa-se que a força e a distância entre as cargas são grandezas inversamente proporcionais ao quadrado da distância.

Construindo uma tabela que demonstra a relação entre a força F e a distância d, tem-se:

Distância	d/3	d/2	d	2d	3d	4d
Força	9F	4F	F	F/4	F/9	F/16

 

Então o gráfico F = f(d) será:

Constante Eletrostática

 

A constante de proporcionalidade k depende do meio onde os corpos se encontram e do sistema de unidades escolhido. No vácuo e aproximadamente no ar, ela vale:

k = 9 . 10⁹ N . m² / C²

 

Permissividade Absoluta

 

Quando as cargas são colocadas num meio diferente do vácuo, a força elétrica sofre uma redução, dependendo do meio. O fator de redução da força elétrica é denominada permissividade absoluta do meio e representa-se por e. A tabela a seguir mostra alguns valores de e.

Meio	e
Vácuo	1,000
Ar	1,005
Benzeno	2,3
Âmbar	2,7
Vidro	4,5
Óleo	4,6
Mica	5,4
Glicerina	43,0
Água	81,0

 

Pode-se relacionar a permissividade com a constante k, através da expressão:

Força eletrostática resultante

 A Lei de Coulomb permite calcular a força eletrostática trocada entre duas cargas. Caso existam mais cargas trocando forças, para determinar a força resultante em uma das cargas é necessário determinar todas as forças que agem nesta carga e soma-las vetorialmente.