FORÇAS E CAMPO ELÉTRICO

Força elétrica e campo elétrico

FORÇAS ENTRE CARGAS

Define-se carga elétrica puntiforme como sendo um corpo eletrizado cujas dimensões são desprezíveis se comparadas às distâncias que o separam de outros corpos eletrizados. O conceito é semelhante à ideia de um ponto material, apresentada na cinemática.

Consideremos duas cargas elétricas puntiformes q1e q2, separadas por uma distância d, conforme indica a figura:

Sabemos que se as cargas, sendo de mesmo sinal, sofrerão uma repulsão.

Charles Augustin de Coulomb formulou em 1785, após análises experimentais, a lei que rege essas interações e que levaria seu nome – a Lei de Coulomb:

“A força de ação mútua entre dois corpos carregados tem a direção da linha que une os corpos e sua intensidade é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.”

Assim podemos escrever:

|F→|=k|q1|⋅|q2|d2

Onde k é uma constante de proporcionalidade, dependente do meio, chamada constante eletrostática. A constante k, no vácuo, tem o seguinte valor, medido em unidades do SI (Sistema Internacional):

K=9,0⋅109N⋅m2/C2

PRINCÍPIO DA SUPERPOSIÇÃO

A força com a qual duas cargas interagem não é modificada pela presença de uma terceira. Em outras palavras, se uma carga está em presença de outras cargas elétricas, a força resultante sobre ela é a soma vetorial das forças exercidas por cada uma das cargas em separado.

CAMPO ELÉTRICO

Campo Elétrico é um campo vetorial gerado por uma carga elétrica ou uma distribuição de cargas. Considere uma carga Q fixa em uma determinada posição. Já sabemos que se uma carga q for colocada em um ponto P1, a uma distância de Q, aparecerá uma força elétrica "F" atuando sobre q. Essa força é uma força de ação à distância, ou seja, não existe um objeto ou meio entre os dois corpos responsáveis pela força.

Outra forma de interpretarmos o fenômeno é a seguinte: ao colocarmos a carga Q (chamada de carga fonte) em um ponto do espaço, esta altera as propriedades do espaço a sua volta. Essa propriedade, que será representada por um vetor para cada ponto do espaço, é camada de Campo Elétrico (E). Desta forma, a carga Q cria um campo elétrico em sua vizinhança e este campo elétrico passa a ser o responsável pelo aparecimento da força elétrica sobre a carga q. Logo, a força elétrica que atua sobre q é devida à ação do campo elétrico, e não mais à ação direta de Q sobre q..

Vetor campo elétrico

Por ser o Campo Elétrico um campo vetorial, temos associado a cada ponto do espaço um vetor Campo Elétrico, cuja definição é a seguinte:

E→=F→q

É fácil perceber que a unidade para a medida de E será, no SI, o N/C. Pela definição, percebemos também que os vetores F e E possuem a mesma direção. O sentido será determinado pelo sinal da carga de prova: se a carga de prova for positiva (+), F e E terão o mesmo sentido, mas se a carga de prova for negativa (-), F e E terão sentidos contrários.

É importante saber que o vetor campo elétrico num ponto NÃO depende do valor da carga de prova q. Se tomarmos diferentes cargas, verificamos a ação de diferentes