Campo elétrico

Material Complementar – Física – Professor: Railton

CAMPO ELÉTRICO

Observe a analogia entre os campos a seguir: A Terra origina no espaço, ao seu redor, um campo tal que todo corpo aí

colocado é atraído gravitacionalmente para a sua superfície com aceleração gravitacional seguindo uma trajetória radial, em direção ao seu centro. Um imã origina no espaço, ao seu redor um campo magnético que faz surgirem forças sobre pedaços de ferro atraindo-os em sua direção. Uma carga elétrica Q origina no espaço ao seu redor um campo elétrico que faz surgirem forças sobre uma carga de prova q quando colocada no interior desse campo.

Vetor Campo Elétrico

Considere uma esfera condutora eletrizada com carga positiva Q numa dada região do espaço, originando ao seu redor

um campo elétrico em um ponto P do interior dessa região. Se você colocar em P pequenas cargas de prova q1, q2 e q3 verificará que sobre cada uma delas surgirão forças elétricas , e e que o quociente entre a força que atua sobre cada partícula e o respectivo módulo da mesma é sempre constante, ou seja:

Observe que, se essa razão é constante, ela não depende dos valores de ou de q e que é característica do ponto que pertence ao campo elétrico. Então em cada ponto de um campo elétrico o vetor campo elétrico tem as seguintes características:

Campo elétrico gerado por uma carga pontual Q

Uma carga puntiforme (Q) geradora de campo provoca num ponto P, distante d da carga, um vetor campo elétrico que faz surgir sobre uma carga de prova q aí colocada uma força elétrica de intensidade F=KQq/d2, que substituída na equação E=F/q fornece:

Observe atentamente as figuras abaixo onde a carga geradora Q>0 provoca em q1<0 localizado em M uma força de atração e, como q1 é positiva, campo e força tem mesma direção e sentidos opostos, estando em M se afastando de Q>0.

Verifique agora que a carga geradora Q>0 provoca em q2>0 localizado em N uma força de repulsão e, como q2 é positiva, campo e força têm mesma direção e mesmo sentido, estando em N se afastando de Q>0. Generalizando: em qualquer ponto do campo gerado por Q>0 colocando-se cargas de prova positivas ou negativas, o

campo gerado será sempre de afastamento. Analogamente, se a carga geradora fosse negativa Q<0, em todos os pontos o campo elétrico gerado seria de aproximação.

Campo elétrico gerado num ponto P por várias cargas puntiformes

Num dado ponto P do espaço o vetor campo elétrico resultante, devido à ação de várias cargas, corresponde à soma vetorial dos campos produzidos por cada uma dessas cargas individualmente.

Gráficos do campo elétrico em função de Q e de d

Observe na expressão E=K.Q/d2 que a intensidade de Q é diretamente proporcional a Q e inversamente

proporcional ao quadrado de d, cujos gráficos estão representados abaixo.

Campo elétrico uniforme

Observa-se experimentalmente que, entre duas placas condutoras eletrizadas com cargas de mesmo módulo, mas de sinais contrários existe um campo elétrico uniforme, ou seja, o vetor campo elétrico possui em todos os seus infinitos