Cuba Eletrostática

INTRODUÇÃO

Imaginemos um espaço vazio livre de qualquer influência elétrica. Se a este espaço trazemos agora uma carga elétrica, toda a região em volta é perturbada pela sua presença. A essa perturbação chamamos Campo Elétrico. Para detectar essa nova propriedade do espaço precisamos, entretanto, de outra carga. Podemos então dizer: o Campo Elétrico se manifesta na região do espaço que envolve uma carga elétrica. Ao colocarmos outra carga, esta sofre a ação de uma força de atração ou de repulsão.

OBJETIVO

• Simular um arranjo de cargas elétricas.

• Determinar cargas equipotenciais devido a um arranjo particular de eletrodos.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Uma superfície escolhida de modo a que todos os pontos tenham o mesmo potencial é chamada SUPERFÍCIE EQUIPOTENCIAL. Uma linha de tal superfície é conhecida como LINHA EQUIPOTENCIAL. Superfícies equipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de força. Com efeito, o trabalho da força eletrostática é definido como o produto escalar da força pelo deslocamento.

Assim, uma família de superfícies equipotenciais, cada uma correspondendo a um valor diferente de potencial, pode ser usada para representar o campo elétrico numa certa região, onde os campos elétricos na citada região são perpendiculares às curvas equipotenciais.

A Figura 1 mostra uma carga elétrica positiva com as linhas de campo elétrico (contínuas) e as superfícies equipotenciais em linhas tracejadas. Nesta figura, verifica-se que as superfícies equipotenciais de uma carga são circunferências concêntricas. Note ainda que as linhas de campo devem apontar para fora, uma vez que a carga é positiva.

A Figura 2 representa as linhas do campo criado por um dipolo elétrico de cargas iguais, mas de sinais opostos. O campo elétrico (E) resultante no ponto P é obtido através da soma dos vetores de campo elétrico da carga positiva E1 e negativa E2. Assim são calculados os campos em toda a região. Lembrando que as equipotenciais são perpendiculares aos campos, pôde-se realizar um mapeamento das mesmas (linhas tracejadas).

De modo análogo foram determinadas as linhas de campo para duas cargas positivas, veja a Figura 3. Nesta figura os vetores E1 e E2 representam os campos elétricos gerado pelas cargas da direita e esquerda respectivamente. O vetor resultante E é a soma vetorial de E1 e E2. As linhas tracejadas representam as equipotenciais.