O conceito de campo elétrico

Campo elétrico

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Eletromagnetismo

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Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética circularmente polarizada.

Eletrostática[Expandir]

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v • e

Um campo elétrico (AO 1945: campo eléctrico) é o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas, (elétrons, prótons ou íons) ou por sistemas delas. Cargas elétricas colocadas num campo elétrico estão sujeitas à ação de forças elétricas, de atração e repulsão.

A fórmula usada para se calcular a intensidade do vetor campo elétrico (E) é dada pela relação entre a força elétrica (F) e a carga de prova (q):

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

Unidade no Sistema Internacional de Unidades:

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

Índice [esconder]

1 História

2 Vetor campo elétrico

3 Campo elétrico devido a uma carga elétrica

4 Campo elétrico uniforme

5 Linhas de força

6 Campo elétrico gerado por uma esfera (oca) condutora

7 Campo elétrico produzido por cargas pontuais

8 Lei de Gauss no Campo

9 Campo de um plano

10 Campo de um fio retilíneo

11 Campo de uma esfera condutora

12 Campo elétrico induzido

13 Propriedades das linhas de campo elétrico

14 Ver também

15 Referências

16 Bibliografia

História[editar]

Os estudos a respeito da eletricidade estática, criadora dos campos eléctricos, remontam a Tales de Mileto. O filósofo e estudioso da natureza descreveu o fenômeno que consiste em uma barra de âmbar (seiva petrificada) que atrai pequenos objetos depois de esfregada com uma pele de coelho. No quotidiano, 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 eletricamente carregado.

A explicação da força entre partículas através da existência de um campo vem desde a época em que foi desenvolvida a teoria da gravitação universal. A dificuldade em aceitar que uma partícula possa afetar outra partícula distante, sem existir nenhum contato entre elas, foi ultrapassada na física clássica com o conceito do campo de força. No caso da força eletrostática, o campo mediador que transmite a força eletrostática foi designado por éter; a luz seria uma onda que se propaga nesse éter lumínico. No século XIX foram realizadas inúmeras experiências para detetar a presença do éter, sem nenhum sucesso.

No fim do século chegou-se à conclusão de que não existe tal éter. No entanto, o campo elétrico tem existência física, no sentido de que transporta energia e que pode subsistir até após desaparecerem as cargas que o produzem. Na física quântica a interação elétrica é explicada como uma troca de partículas mediadoras da força, que são as mesmas partículas da luz, os fotões. Cada carga lança alguns fotões que são absorvidos pela outra carga; no entanto, neste capítulo falaremos sobre a teoria clássica do campo, onde o campo é como um fluido invisível que arrasta as cargas elétricas.

Vetor campo elétrico[editar]

Campo elétrico gerado pela carga Q

O campo elétrico em um ponto é uma grandeza vetorial, portanto é representado por um vetor. Para verificarmos a sua presença neste ponto, colocamos neste uma carga de prova positiva. Se esta ficar sujeita a uma força eletrostática, 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, no caso da carga ser positiva, o mesmo sentido. Se negativa o oposto. O módulo é calculado da seguinte forma:

\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q} onde, caso a carga seja puntiforme, |\vec{F}|=\frac{k.|Q|.|q|}{d^2} (lei de Coulomb)

O módulo do vetor campo elétrico pode ser definido por:

E=\frac{F}{q}

Substituindo F \Rightarrow E=\frac{k.|Q|}{d^2}

k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} = 8,99 \times 10^9, é a constante eletrostática do meio e \varepsilon_0=8,85\times10^{-12} é a constante de permissividade do vácuo.1 2

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

Campo elétrico devido a uma carga elétrica[editar]

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