Campo elétrico é uma grandeza vetorial que mede, ponto a ponto, o módulo da força elétrica exercida por unidade de carga. Show
Conceito de campo elétricoO campo elétrico é uma grandeza vetorial que mede o módulo da força elétrica por unidade de carga em cada ponto do espaço ao redor de uma carga elétrica. Quanto maior for o campo elétrico em algum ponto do espaço, maior será a intensidade da força elétrica que atua sobre as cargas. Veja também: Força elétrica Campo elétrico de uma carga puntiformePara calcularmos o campo elétrico de uma carga puntiforme, isto é, de uma carga com dimensões desprezíveis, utilizamos a seguinte equação: E – campo elétrico A definição de campo elétrico está intimamente relacionada à força elétrica entre as cargas Q e q. A força elétrica entre duas cargas puntuais é dada pela lei de Coulomb: Veja também: Experimento de Coulomb Ao unirmos a lei de Coulomb com a própria definição de campo elétrico, teremos a seguinte relação: Campo elétrico uniformeO campo elétrico das cargas positivas é radial, isto é, propaga-se na direção da reta que liga um ponto do espaço à carga que o origina. Além disso, seu sentido é para fora, ou seja, o campo elétrico das cargas positivas emerge delas. Observe as figuras abaixo: Campo elétrico das cargas negativas Campo elétrico das cargas positivas Linhas de campo elétricoPodemos determinar o formato do campo elétrico gerado por uma carga ou por uma distribuição de cargas usando as linhas de campo elétrico. Cada ponto do espaço apresenta um módulo, uma direção e um sentido de campo elétrico. Para representarmos o campo elétrico, usamos um artifício geométrico chamado linhas de força. Essas linhas são desenhadas de forma que sua tangente indique a direção do campo elétrico. Linhas de força das cargas elétricas positiva e negativa. Atração e repulsão elétricaA atração ou a repulsão elétrica decorre da componente resultante do campo elétrico ponto a ponto. A tendência das cargas elétricas é repelirem-se quando seus sinais forem iguais e atraírem-se quando seus sinais forem diferentes. Na figura abaixo, temos uma carga negativa geradora de campo elétrico e duas cargas de prova que sofrem, respectivamente, atração e repulsão eletrostática, de acordo com seus sinais: Vetor campo elétricoPor apresentar módulo, direção e sentido, o campo elétrico é descrito por um vetor. Como todo vetor, o campo elétrico pode ser escrito em termos de suas componentes, nas direções x, y e z. Usando a notação i, j e k para denotar cada uma dessas direções, temos: Ex – direção x do campo elétrico Assim, o vetor campo elétrico pode ser escrito da seguinte forma: Módulo do campo elétrico resultanteComo o campo elétrico é uma grandeza vetorial, pode ser necessário calcular o módulo do vetor resultante da soma de campos elétricos. Nessa seção, veremos como é possível calcular o valor numérico do campo elétrico resultante em um ponto do espaço. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Resultante de campos elétricos paralelosQuando dois vetores de campo elétrico encontrarem-se paralelos um em relação ao outro (ângulo de 0º), deveremos somá-los: ER – campo elétrico resultante Resultante de campos elétricos opostosQuando houver dois vetores de campo elétrico na mesma direção, porém com sentidos opostos (ângulo de 180º), é possível calcular o módulo do campo elétrico resultante por meio da diferença entre os módulos desses campos elétricos: Resultante de campos elétricos perpendicularesNos casos em que houver dois campos elétricos perpendiculares entre si, ou seja, quando os dois vetores cruzarem-se com ângulos de 90º, o módulo do campo elétrico resultante deles poderá ser calculado por meio do teorema de Pitágoras. Observe: Resultante de campos elétricos oblíquosSe o ângulo formado entre dois vetores de campo elétrico for diferente de 0º, 90º, 180º e 270º, utilizaremos a equação abaixo para calcular o módulo do campo elétrico resultante: α – ângulo entre os vetores de campo elétrico Campo elétrico e potencial elétricoDiferentemente do campo elétrico, o potencial elétrico é escalar. Essa grandeza mede a energia potencial elétrica por unidade de carga, ou seja, a quantidade de trabalho realizado pelo campo elétrico por unidade de carga. A unidade de potencial elétrico, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), é o volt (V). É possível estabelecer uma relação matemática entre o campo elétrico gerado em um ponto do espaço e o potencial elétrico gerado por ele a uma distância d em relação a esse ponto. Observe: U – potencial elétrico Exercícios sobre campo elétrico1) Uma carga elétrica puntiforme de 10 mC é colocada no vácuo a uma distância de 0,5 m de um ponto P do espaço. Determine o módulo do campo elétrico gerado por essa carga no ponto P. Dados Resolução A fórmula usada para calcular o módulo do campo elétrico gerado por cargas puntiformes é mostrada abaixo: Antes de substituirmos os valores fornecidos no enunciado, precisamos lembrar que 10 mC equivalem a 10.10-3 C. Dessa forma, teremos o seguinte cálculo: 2) Dois vetores de campo elétrico perpendiculares entre si, de módulos iguais a 10 N/C e 20 N/C, cruzam-se em uma determinada posição do espaço. Determine o módulo do campo elétrico resultante nesse ponto. Resolução Como os dois vetores de campo elétrico descritos no exercício são perpendiculares entre si, utilizaremos o teorema de Pitágoras para calcular o módulo do campo elétrico resultante. Confira o cálculo feito abaixo: Qual e a fórmula para calcular campo elétrico?Campo elétrico: E = F/q; Força elétrica: F = k.
Como calcular a campo elétrico passo a passo?- módulo: o módulo do campo elétrico em um ponto P é dado pela equação acima. - direção: é a mesma da força elétrica . - sentido: é o mesmo da força elétrica se q > 0 e sentido contrário se q < 0. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade do campo elétrico é N/C (newton/coulomb).
Como calcular a carga do campo elétrico?O campo elétrico de uma carga pontual e no vácuo pode ser calculado por meio da seguinte equação:. Legenda: E – campo elétrico [N/C ou V/m]. Q – carga geradora do campo elétrico [C]. k0 – constante eletrostática do vácuo [8,99.109 N.m²/C²]. d – distância do ponto até a carga geradora.. Qual a fórmula para calcular o campo elétrico gerado por uma carga pontual?Observe, entretanto, que essa expressão só pode ser usada para um campo criado por uma carga que pode ser considerada pontual. Lembre-se: na equação acima, o valor da constante eletrostática é: k = 9 x 109 N.m2. C-2.
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