Campo Elétrico e o Campo Elétrico Uniforme

Campo Elétrico e o Campo Elétrico Uniforme

O conceito de campo elétrico

Suponhamos que, ao ser colocada em um ponto P, uma carga puntiforme q sofra a ação de uma força elétrica . Dizemos então que no ponto P existe um campo elétrico , definido por:


Fig. 1

Observando essa equação vemos que:

1º) se q > 0, e terão o mesmo sentido.

2º) se q < 0, e terão sentidos opostos.

Um outro fato que podemos perceber ao observa nessa equação é que:

Assim, no S.I. temos:

Na realidade, a unidade oficial no S.I. é outra. Mas isso só poderemos discutir um pouco mais tarde, pois precisamos de outros conceitos que ainda não conhecemos.

Exemplo 1

Em um ponto P do espaço há um campo elétrico , como mostra a fig a, cuja intensidade é . Suponhamos que uma carga puntiforme q seja colocada no ponto P. Determine a força elétrica sofrida por essa carga, nos seguintes casos:


Fig. a

a) q = +2,0 C

b) q = -2,0 C

Resolução

a) Neste caso a carga q é positiva. Portanto, a força elétrica e o campo elétrico devem ter o mesmo sentido (Fig.b). Para calcular o módulo de observamos:


Fig. b

= 6,0 N

b) Neste caso a carga q é negativa. Portanto, a força elétrica e o campo elétrico tem sentidos opostos (Fig. c) O módulo de é dado por:


Fig. c

= 6,0 N

Exemplo 2

Ao ser colocada em um ponto P do espaço, uma carga puntiforme q = -3,0 C, fica submetida a uma força elétrica ilustra a Fig.a, cuja intensidade é = 12 N. Determine as características do campo elétrico no ponto P.


Fig. a

Resolução

Como a carga q é negativa, o campo elétrico deve ter sentido oposto ao da força, como ilustra a Fig. b.


Fig.b

= 4,0 N/C

Campo de uma carga puntiforme

Vamos agora verificar as características do campo elétrico criado por uma carga puntiforme. Para começar consideremos uma carga positiva Q fixa (Fig. 2). Para determinar o campo elétrico produzido por Q num ponto P, colocamos nesse ponto uma outra carga puntiforme q. Suponhamos inicialmente q > 0. Nesse caso a força elétrica aplicada em q será de afastamento e o campo elétrico deverá ter o mesmo sentido de (Fig.3).

Fig. 2
Fig. 3

Suponhamos agora que a carga puntiforme q, colocada em P, seja negativa (Fig.4). Nesse caso a força sofrida por q será de atração e o campo elétrico deve ter sentido oposto ao de (Fig.5).

Fig. 4
Fig. 5

Portanto, o sentido do campo elétrico produzido no ponto P, não depende do sinal da carga q lá colocada. A carga Q produz em torno de si um campo elétrico cujo sentido é de afastamento de Q (Fig.6)

Fig. 6

Vejamos agora o sentido do campo elétrico criado por uma carga negativa Q (Fig.7) em um ponto P. Para tanto coloquemos nesse ponto uma outra carga puntiforme q. Se q for positiva, a força por ela sentida será de atração e o campo deverá ter o mesmo sentido de (Fig.8)

Fig. 7
Fig. 8

Se a carga q for negativa (Fig.9) a força por ela sentida será de repulsão e o campo deverá ter sentido oposto de (Fig.10).

Fig. 9
Fig. 10

Assim, o sentido do campo elétrico produzido no ponto P não depende do sinal da carga q lá colocada. A carga negativa Q produz em torno de si (Fig.11) em campo elétrico que tem o sentido de aproximação da carga Q.

Fig. 11

Módulo de Campo Elétrico

Tanto no caso da carga Q > 0 (Fig.2) como no caso em que Q < 0 (Fig.7) temos:

Mas por definição, temos:

Portanto:

Se o valor de Q for mantido fixo, o gráfico da intensidade de em função da distância, tem o aspecto da Fig. 12


Fig. 12

Exemplo 3

Na Fig.a representamos uma carga puntiforme Q = 1,2 . 10-6 C. Determine as características do campo elétrico produzido pela carga Q no ponto P, situado a uma distância d = 2,0m de Q.


Fig. a

Resolução

Como a carga Q é positiva, o campo elétrico por ela produzido no ponto P, é de afastamento (Fig.b). O módulo de é dado pela equação II:


Fig. b

Exemplo 4

Na figura abaixo representamos uma carga puntiforme e fixa, Q = -5,0 . 10-6 C. Determine o campo elétrico produzido por essa carga no ponto P, situado a uma distância d = 3,0 m

 

Resolução

Como a carga Q é negativa o campo elétrico por ela produzido no ponto P tem o sentido de aproximação de Q como mostra a figura abaixo. O módulo de é dado pela equação II:

= 5,0 . 103 N/C

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Sumário

- O conceito de campo elétrico
- Campo de uma carga puntiforme
i. Módulo de campo elétrico
- Campo elétrico de várias cargas
i. Linhas de força
- Campo elétrico uniforme
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