Eletromagnetismo - Aula 03 - Campo Elétrico

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Eletrostática
Professor Sandro Firmino
Um corpo de massa m, quando nas 
proximidades da Terra, é atraído devido à região 
de perturbação que a Terra cria ao redor de si, 
denominada campo gravitacional. 
Assim como a Terra, as cargas elétricas 
também criam ao seu redor uma região de 
perturbação eletrostática, denominada 
campo elétrico. 
 Dada uma carga elétrica Q fixa, nota-se, 
quando dela se aproxima uma carga de prova 
q, o surgimento de uma força de interação 
elétrica. Essa força ocorre, porque q está na 
região de campo elétrico criado pela carga 
elétrica fixa e puntiforme Q. 
O campo elétrico criado por uma carga elétrica 
puntiforme e fixa é a força elétrica por 
unidade de carga de prova. 
Q - carga que origina o campo elétrico; 
q - carga de prova (serve para testar o campo elétrico). 
Para se determinar o vetor campo elétrico (E): 
Intensidade:
Direção: mesma de F (reta que une as cargas)
Sentido: se q > O, é o mesmo da força (F);
se q < O, é contrário ao da força(F).
Unidades (SI)
Outra unidade para o campo elétrico no SI é o 
volt por metro (V/m).
 É possível determinar o campo elétrico num 
ponto do espaço, mesmo sem conhecer ou 
existir a carga de prova q. 
Para se determinar o campo elétrico em função da 
carga que o origina: 
Intensidade:
Direção: da reta que une a carga ao ponto onde se 
quer calcular o campo. 
 Sentido: 
se Q > O, o campo é de afastamento da carga (veja 
o quadro de força e campo);
se Q < O, o campo elétrico é de aproximação da 
carga (veja o quadro de força e campo).
 O campo elétrico não depende da carga de prova q. 
 O campo elétrico depende da carga que origina Q, 
da distância d do meio K. 
 A relação pode ser aplicada em qualquer 
região de campo elétrico.
 A relação só pode ser aplicada para 
carga elétrica fixa e puntiforme. 
 Para que haja campo elétrico, é necessária a 
presença de uma única carga elétrica, fixa, 
independentemente de existir ou não carga 
elétrica de prova.
 Vimos até agora que o campo elétrico é uma região 
de perturbação eletrostática, criada por uma carga 
elétrica Q, puntiforme e fixa. 
 Numa distribuição de cargas elétricas, o campo 
elétrico resultante num ponto será a soma vetorial 
dos campos individualmente criados pelas cargas do 
sistema nesse referido ponto.
Dado o sistema de cargas elétricas:
O campo elétrico resultante será:
Para duas cargas elétricas temos:
Para calcular o campo elétrico resultante, valem 
todos os casos particulares estudados para adição de 
vetores:
As linhas de força são linhas imaginárias que 
construímos ao redor de uma carga elétrica 
ou de uma distribuição de cargas, e servem 
para mostrar o comportamento do campo 
elétrico numa certa região do espaço. 
 A intensidade do campo elétrico é 
proporcional à densidade de linhas, ou seja, 
quanto mais próximas as linhas se 
encontram, mais intenso é o campo. 
 A direção do campo elétrico é tangente às 
linhas de força e o seu sentido é o mesmo das 
linhas.
E1 > E2 , porque a densidade de linhas em P1 é maior 
do que em P2.
 As linhas de força não se cruzam em nenhum 
ponto. 
 Quanto maior o número de linhas que 
chegam a uma carga elétrica ou dela saem, 
tanto maior será o módulo dessa carga.
 Numa determinada região do espaço 
encontram-se duas cargas elétricas, Q e q. 
Sejam: 
Q - carga elétrica puntiforme e fixa; 
q - carga elétrica de prova, abandonada na 
região de campo elétrico da carga Q.
A carga elétrica q, por estar numa região de campo 
elétrico, recebe a ação de uma força elétrica.
 A carga q só consegue realiza esse 
movimento devido à energia potencial 
elétrica que possui armazenada na região de 
campo elétrico criado pela carga Q. Essa 
energia e dada por:
O potencial elétrico é uma grandeza escalar 
que mede a energia potencial elétrica 
existente num sistema, por unidade de carga 
de prova.
 O potencial elétrico de referência é o 
potencial da Terra convencionado como 
sendo zero:
 A diferença de potencial (ddp) entre dois 
pontos, A e B, de potenciais elétricos, 
respectivamente, VA e VB , é dada por:
 Numa distribuição de cargas elétricas, o 
potencial é dado pela soma dos potenciais de 
cada carga.
As linhas de força criadas por cargas elétricas
puntiformes e isoladas uma das outras são radiais;
de afastamento (se forem cargas positivas) e
aproximação (para cargas negativas).
Agora, as linhas de força determinam um campo
elétrico uniforme quando elas forem paralelas e
igualmente espaçadas.
Obtém-se um campo elétrico uniforme entre duas
placas planas, paralelas e carregadas com cargas
elétricas de mesmo módulo, porém de sinais
contrários. As linhas de força, nesta região, são
todas paralelas e igualmente espaçados.
Vamos considerar apenas a força elétrica atuando na 
carga.
A carga q recebe a ação de uma força elétrica na mesma 
direção e no mesmo sentido das linhas de força. 
O movimento de carga será:
(Vo = O) - a partícula inicia um movimento 
uniformemente acelerado a favor das linhas de 
força. 
(Vo ≠ O) - e no mesmo sentido das linhas - a partícula 
descreve um movimento uniformemente acelerado. 
(Vo ≠ O) - e no sentido contrário ao das linhas - a 
partícula descreve um movimento uniformemente 
retardado. 
A carga q recebe a ação de uma força elétrica na
mesma direção e em sentido contrário ao das linhas
de força. O movimento da carga será:
(Vo = O) - a partícula inicia um movimento 
uniformemente acelerado no sentido contrário 
ao das linhas de força. 
(Vo ≠ O) - e no mesmo sentido das linhas - a 
partícula descreve um movimento 
uniformemente retardado. 
(Vo ≠ O) - e no sentido contrário ao das linhas - a 
partícula descreve um movimento 
uniformemente acelerado.
Se o lançamento for perpendicular às linhas de 
força, temos:
A trajetória descrita pela carga elétrica é parabólica