OS CAMPOS GRAVITACIONAL E MAGNÉTICO

3. CAMPO ELÉTRICO (NOÇÕES)

3.1. CAMPOS GRAVITACIONAL E MAGNÉTICO

Sabe-se que cargas elétricas exercem forças entre si, sendo que cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem. Este efeito de atração ou repulsão é conseqüência do “CAMPO ELÉTRICO” existente na região onde as cargas estão colocadas.

Para entender mais facilmente o conceito de campo elétrico é conveniente fazer uma analogia com o conceito de campo gravitacional.[pic 2]

A todo o momento assistimos manifestações do campo gravitacional terrestre, de modo que sabemos, por experiência, que um corpo abandonado nas proximidades da superfície terrestre irá cair. A Terra modifica as propriedades do espaço que a circunda, criando o que se chama de “CAMPO GRAVITACIONAL TERRESTRE”, fazendo com que uma certa massa, situada num ponto desse campo, seja atraída em direção ao centro da Terra.

Do mesmo modo que o campo gravitacional dá origem a forças, existe também o campo magnético. Experimentalmente, verifica-se que um imã possui a propriedade de atrair ou repelir outro ímã. Essa interação entre os ímãs se manifesta à distância e, por essa razão dizemos que foi estabelecida uma interação entre campos. Nessa região entre os ímãs existe um “CAMPO MAGNÉTICO”, o qual se percebe pelos seus efeitos, isto é, este campo invisível provoca forças sobre os ímãs. Portanto, podemos dizer que um imã modifica o espaço que o circunda, criando o campo magnético que faz com que um outro ímã situado num ponto deste campo seja atraído ou repelido.[pic 3]

3.2. INTENSIDADE DE CAMPO ELÉTRICO

A existência de um campo elétrico está intimamente ligada à presença de corpos eletrizados. Quando uma carga elétrica é colocada numa região onde existe um campo elétrico, ela sofrerá a ação de uma força elétrica, a qual tenderá a movimentá-la.

A diferença básica entre as forças elétricas e as forças gravitacionais é que estas últimas são sempre de atração, enquanto que as primeiras podem ser de atração ou de repulsão.

“DIZ-SE QUE EXISTE UM CAMPO ELÉTRICO NUMA CERTA REGIÃO DO ESPAÇO, QUANDO UMA CARGA ELÉTRICA ALI COLOCADA, SOFRER A AÇÃO DE UMA FORÇA ELÉTRICA”.

No esquema ao lado temos uma carga elétrica (+)Q fixa num certo ponto de uma mesa horizontal. Uma pessoa, desejando verificar se existe um campo elétrico no ponto P, coloca neste ponto, uma carga (+)q.[pic 4]

Em função do exposto, vamos fazer alguns questionamentos:

1º) Em que situação a pessoa poderá concluir se existe um campo elétrico no ponto P? Sabe-se que existe campo elétrico num certo ponto do espaço quando uma carga ali colocada sofre a ação de uma força elétrica. Logo, se a carga (+)q colocada em P ficar submetida a uma força elétrica, podemos afirmar que no referido ponto existe um campo elétrico.

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2°) Qual é a carga que criou o campo elétrico em P?

O campo elétrico em P existe devido a presença de alguma carga colocada nas proximidades, ou seja, devido a presença da carga elétrica (+)Q.

3°) Como se denomina a carga (+)q colocada em P?

A carga elétrica (+)q é utilizada para provar que no ponto P existe um campo elétrico. Por isto, esta carga ela é denominada de “carga de prova”.

4°) Retirando-se a carga (+)q do ponto P, o campo elétrico continuará existindo neste ponto?

Normalmente, a carga de prova (+)q possui um valor infinitamente pequeno, em relação a carga (+)Q criadora do campo. Assim, o campo elétrico no ponto analisado tem uma influência desprezível em função da introdução desta carga de prova.

Se a carga elétrica (+)q for retirada do ponto P, continuará existindo campo elétrico neste ponto, pois conforme foi explicado anteriormente, o campo elétrico em questão (que age) é produzido por (+)Q.

1. Definição de Campo Elétrico (E)

Sabemos que, se um pequeno corpo está carregado com uma carga (+)Q, ele dá origem a um campo elétrico nas suas proximidades. Verifica-se experimentalmente que, se um outro pequeno corpo com uma carga (+)q for colocado num ponto P, próximo ao primeiro (conforme figura ao lado), ele ficará submetido a uma força [pic 5].[pic 6]

A força [pic 7] tem a direção da linha que une os dois corpos e seu sentido depende dos sinais das cargas elétricas envolvidas. No caso da figura anterior, ambas têm o mesmo sinal e assim a força é de repulsão.[pic 8]

Se agora colocarmos no ponto P um segundo corpo com uma carga (+)2q, este sofrerá a ação de uma força de intensidade duas vezes maior que a primeira, isto é, 2[pic 9].

Se colocarmos no ponto P um terceiro corpo com uma carga (+)3q, este irá sofrer a ação de uma força de três vezes maior que a primeira, isto é, 3[pic 10].[pic 11]

Assim, a força que age sobre um corpo carregado, colocado num ponto determinado de um campo elétrico, é diretamente proporcional ao valor da carga elétrica colocada em P.

“PARA UM DETERMINADO PONTO DO ESPAÇO QUE CIRCUNDA UMA CARGA ELÉTRICA Q, A RELAÇÃO F/q É CONSTANTE PARA QUALQUER CARGA ELÉTRICA q COLOCADA NESSE PONTO. ESSA CONSTANTE CARACTERIZA, QUANTITATIVAMENTE, O CAMPO ELÉTRICO NAQUELE PONTO, SENDO REPRESENTADO POR E”.

Logo, se F α q, então F/q = constante = E

Assim, teremos:                         [pic 12]

Concluindo, dizemos que a grandeza “Intensidade de Campo Elétrico”, usualmente simbolizada por E, é definida pela relação entre a força que atua sobre a carga e o valor dessa carga elétrica. O resultado dessa divisão nos fornece a força por unidade de carga colocada no ponto.

No Sistema Internacional de Unidade a força é medida em NEWTON

(N) e a carga elétrica em COULOMB (C). Portanto, a unidade da intensidade de campo elétrico será NEWTON/COULOMB (N/C).

1N/C é a intensidade de um campo elétrico num ponto do espaço, onde foi colocada uma carga de prova (+)q de 1C, ficando esta submetida a uma força de 1N.

1. Direção e Sentido de [pic 13]

O campo elétrico é uma grandeza vetorial, isto é, ele possui um módulo ou intensidade, uma direção e um sentido. O campo elétrico [pic 14] tem sempre a mesma direção da força [pic 15]. Para identificarmos o sentido de [pic 16] devemos primeiramente tecer comentários sobre o produto de um número por vetor.

O produto de um número x por um vetor [pic 17], resultará em um outro vetor [pic 18], dado por:

Intensidade : Z2 = x . Z1

Direção: [pic 19] tem a mesma direção de [pic 20].

Sentido: se x for positivo ⇒ [pic 21] tem o mesmo sentido de [pic 22].