física- campo elétrico- 08-04- terceiro ano

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1 Definição de campo elétrico 
2 Relações matemáticas 
3 Experimento de Millikan 
4 Representação do campo elétrico (de acordo com a carga de prova) 
5 Linhas de Força 
6 Linhas de Força (intensidade do campo elétrico) 
7 Representação do campo elétrico (de acordo com a força elétrica) 
8 Campo elétrico resultante 
9 Distribuição das cargas elétricas 
10 Densidade superficial de cargas 
11 Poder das pontas 
12 Rigidez dielétrica 
13 Tensões de origem atmosférica 
14 Para-raios 
15 Densidade volumétrica de cargas 
16 Campo elétrico uniforme 
17 Teorema de Gauss 
18 Campo elétrico em um condutor esférico 
19 Gaiola de Faraday 
20 Blindagem eletrostática 
Campo elétrico é uma propriedade física estabelecida em todos 
os pontos do espaço que estão sob a influência de uma carga 
elétrica (carga criadora). Tal que uma outra carga (carga de 
prova), ao ser colocada num desses pontos, fica sujeita a uma 
força de atração ou de repulsão exercida pela carga fonte. 
F 
Q 
+ 
F 
+ 
q 
q 
+ 
F 
q 
– 
F q 
F 
– 
Q 
– 
F 
q F 
q 
+ 
F 
– 
As cargas que ficam fora do campo elétrico mostram- 
se indiferentes à carga criadora Q. 
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F  q  E 
q 
E 
 F 
 
Força que Entra 
d2 
Se F  K 
Q  q 
e F  q E, então 
d2 
Q  q 
q  E  K  
d 2 
E  K 
Q 
 Se q > 0 então F e E têm mesmo sentido. 
 Se q < 0 então F e E têm sentidos opostos. 
 F e E têm sempre a mesma direção. 
- 
Q 
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 9 N  m
2  
K  constante eletrostática K0 = 910 C2    
E  campo elétrico newton por coulomb (N/C) 
F  Força eletrostáticanewton (N) 
q  Carga de provacoulomb (C) 
Q  Carga criadoracoulomb (C) 
d  distânciametro (m) 
A experiência da gota de óleo foi 
uma experiência conduzida por 
Robert Andrews Millikan para 
medir a carga elétrica do elétron. 
Ele conseguiu isso balanceando 
cuidadosamente as forças 
minúsculas gotas de 
elétricas e gravitacionais em 
óleo 
carregadas e suspensas entre dois 
eletrodos de metal. Conhecendo o 
campo elétrico, a carga da gota 
poderia ser 
Repetindo o 
determinada. 
experimento em 
várias gotas, percebeu que os 
valores medidos eram sempre 
múltiplos de um mesmo número. 
Millikan interpretou esse número 
como sendo a carga de um único 
elétron, cujo valor atualmente 
aceito é 1,602 x 10−19 C. 
De acordo com a carga de prova (positiva): 
+ Q 
+ 
- 
Q 
+ q Campo elétrico de 
AFASTAMENTO 
Campo elétrico de 
APROXIMAÇÃO 
q 
Campo elétrico 
CONVERGENTE 
Q < 0 
Campo elétrico 
DIVERGENTE 
Q > 0 
O vetor campo elétrico num ponto P, devido a uma carga Q positiva, 
sempre tem sentido de afastamento em relação a ela, enquanto o 
vetor campo elétrico devido a uma carga Q negativa, sempre tem 
sentido de aproximação em relação a ela, independentemente do 
sinal da carga de prova. 
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Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, 
em cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao 
ponto considerado. 
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em 
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto 
considerado. 
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Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em 
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto 
considerado. 
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em 
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto 
considerado. 
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em 
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto 
considerado. 
EB  EC  E A 
A intensidade do campo elétrico é maior na região de maior 
densidade de linhas de força e menor na região de menor 
densidade de linhas de força. 
Densidade de linhas de força é a quantidade dessas linhas por 
cada unidade de área. 
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d B  d C  d A  
d A d B dC 
De acordo com a força elétrica 
F 
– + 
Q q E 
F 
E 
F 
+ 
Q E 
F 
– 
q 
E 
Quando a carga de prova q é positiva, os vetores força elétrica e 
campo elétrico têm a mesma direção e o mesmo sentido. Quando a 
carga de prova q é negativa, os vetores força elétrica e campo 
elétrico têm a mesma direção, mas sentidos opostos. 
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Aplicação: 
– 
+ q2 
1 q 
P 
– 
q2 – 
q1 
P 
O vetor campo elétrico num ponto P, devido a uma carga Q positiva, 
sempre tem sentido de afastamento em relação a ela, enquanto o 
vetor campo elétrico devido a uma carga Q negativa, sempre tem 
sentido de aproximação em relação a ela, independentemente do 
sinal da carga de prova. 
Dica! Imagine o ponto P como se fosse uma carga de prova 
positiva: O campo elétrico terá sempre o mesmo comportamento da 
força elétrica. 
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As cargas elétricas em excesso em um condutor vão se repelir, 
tendendo a se afastar umas das outras o máximo possível. Isso 
só é possível quando estas cargas se distribuem na superfície 
externa. 
A distribuição das cargas elétricas na superfície de um 
condutor em equilíbrio eletrostático permite que se obtenha no 
seu interior uma blindagem eletrostática, que é uma região livre 
as influências elétricas externas. 
Essa proteção elétrica permite que aparelhos elétricos como 
rádios, CD players entre outros funcionem livres das 
interferências externas graças aos gabinetes metálicos que 
criam uma blindagem eletrostática. 
m 
A 
  Q 
No processo de eletrização de um condutor, ocorre 
uma movimentação de portadores de carga elétrica 
até que o corpo atinja o chamado equilíbrio 
eletrostático, situação em que todos os portadores 
responsáveis pela eletrização acomodam-se na 
superfície externa do condutor. 
A densidade superficial de cargas é uma grandeza 
física escalar algébrica, dotada de mesmo sinal da 
carga Q, tendo por unidade, no SI, C/m2. 
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Em um condutor esférico eletrizado em equilíbrio eletrostático, a 
distribuição das cargas é uniforme. Entretanto, se o condutor em 
equilíbrio eletrostático não for esférico a concentração das cargas será 
maior nas regiões pontiagudas. 
Quando um condutor pontiagudo e eletrizado é mergulhado no 
ar, os átomos que existem na atmosfera são polarizados pelo campo 
elétrico, nas proximidades das pontas. 
Se a intensidade do campo elétrico for suficientemente alta, os 
íons atraídos ou repelidos entrarão em colisão com os outros átomos, 
produzindo mais íons e tornando o ar condutor nas proximidades da 
ponta (fenômeno conhecido como poder das pontas). 
Quando a ionização fica mais intensa, a região em torno da ponta 
poderá ficar luminosa devido à energia liberada nas colisões, podendo 
inclusive provocar um deslocamento de ar denominado vento elétrico. 
m 
A  
  Q 
Dois corpos condutores, imersos em um meio 
inicialmente “isolante”, são carregados de carga de 
polaridade oposta, gerando entre eles uma d.d.p. Quando 
se atinge em um valor limite, o qual varia em função do 
material dielétrico, há o fenômeno da ruptura dielétrica, e 
o meio isolante passa a ser momentaneamente um meio 
condutor, quando se salta um arco (feixe de elétrons). 
Cerca de 70% dos raios ocorrem dentro da 
nuvem ou entre nuvens. 
Parques aquáticos 
14% 
Sob árvores 
23% Campos abertos 
45% 
Rádios transmissores e antenas 
1% Telefonia 
4% Equipamentos e máquinas 
5% 
Campos esportivos 
8% 
Parques aquáticos 
Sob árvores 
Campos abertos 
Rádios transmissores e antenas 
Telefonia 
Equipamentos e máquinas 
Campos esportivos 
Distribuição por ambientes de maior risco de acidentes com raios 
Conhecendo o poder das pontas, Benjamim Franklin teve então a 
ideia de construir um dispositivo que exercesse uma proteção 
contra raio. Este dispositivo, o para-raios exerceráfunção de criar 
em volta dele um ar com características condutoras que fará com 
que o raio caia sobre ele e não em qualquer lugar da vizinhança. É 
por isso que uma casa sempre tem que ter um para-raios ou estar 
na zona de proteção de algum outro. 
Clique aqui para exibir a animação. 
R  H tg 
m 
V 
  Q 
A densidade volumétrica de cargas é uma grandeza 
física escalar algébrica, dotada de mesmo sinal da 
carga Q, tendo por unidade, no SI, C/m3. 
No processo de eletrização de um dielétrico, os 
portadores responsáveis pela eletrização acomodam- 
se por todo o do condutor. 
3 
esfera V  
4R3 
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Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o 
pontos, a mesma intensidade, a mesma direção e o 
mesmo sentido. 
vetor representativo do campo ( E ) tem, em todos os 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Embora não exista na prática 
uma superfície ilimitada, o 
campo elétrico gerado na prática 
por uma superfície limitada e 
é uniformemente 
praticamente 
eletrizada 
uniforme, com 
intensidade nos pontos situados 
nas proximidades de sua região 
central dada por: 
2 
E  
 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o vetor 
representativo do campo ( E ) tem, em todos os pontos, a mesma 
intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido. 
Uma das maneiras mais comuns 
de se conseguir um campo 
elétrico uniforme é utilizar duas 
entre si 
com cargas 
placas condutoras planas e 
iguais, paralelas e 
de 
módulo e sinais 
eletrizadas 
mesmo 
opostos. 
O campo elétrico resultante na 
região externa às placas é 
praticamente nulo e entre as 
placas é dado por: 
 
E  
 
+ + 
1 2 
1 E 1 E 
2 E 2 E 
E1  E2  E (Constante) 
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+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Considere Dica! 
que a placa de 
origem impede que 
o campo a 
atravesse. 
+ Este campo não 
+ pode atravessar a 
+ placa de origem, 
+ logo não aparece 
+ mais desse lado. 
+ 
+ 
0 E 0 E 0 E 0 E 2E0 2E0 
Clique para exibir o conteúdo 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
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– 
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– 
– 
– 
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– 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ Nessa região o 
+ campo resultante é 
+ nulo. 
0 2E 0 2E 0 
2E 
Clique para exibir o conteúdo 
Considere um campo elétrico uniforme e uma superfície 
plana e imaginária de área A, interceptada pelas linhas de 
força desse campo, conforme a figura abaixo. 
N (reta normal à superfície) 
E (vetor campo elétrico) 
O fluxo do vetor campo elétrico através da superfície é 
uma grandeza escalar definida por: 
 
  E Acos  
 
Raio 
Ponto Interno  
 Ponto externo 
  Ponto na superfície 
Ponto próximo a superfície (d  Raio) 
d 
E (N / C) 
d(m) 
sup E 
2 R2 
 
1 K Q 
Eint  0 
próx E R2 
 
K Q 
Ext E d2 
 
K Q  
 
Uma partícula eletrizada gera campo elétrico na região do espaço 
que a circunda, porém, no ponto onde foi colocada, o vetor 
campo elétrico, devido à própria partícula, é nulo. 
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A Gaiola de Faraday foi um experimento conduzido por Michael 
Faraday para demonstrar que uma superfície condutora 
eletrizada possui campo elétrico nulo em seu interior dado que 
as cargas se distribuem de forma homogênea na parte mais 
externa da superfície condutora (o que é fácil de provar com a 
Lei de Gauss), como exemplo podemos citar o Gerador de Van 
de Graaff. 
A gaiola de Faraday tem inúmeros usos atualmente, o carro, 
por exemplo, é basicamente uma gaiola de Faraday. 
É o efeito da gaiola de Faraday, e não os pneus de borracha, 
que protege um automóvel em caso de queda de um raio nas 
proximidades.