Aula 3 - Campo Elétrico

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Campo Elétrico
Ricardo Santos
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FÍSICA, 3ª Série
Campo Elétrico
Campo Elétrico
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
CAMPO ELÉTRICO
	É uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço que estão sob a influência de uma carga elétrica (carga fonte), 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.
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VETOR CAMPO ELÉTRICO
Unidade de E do SI: N/C
Quando uma carga de prova q é colocada em um ponto do espaço e sofre a ação de uma força F, dizemos, que, por definição, a razão entre F e q é igual ao módulo do campo elétrico E naquele ponto.
| E | =
F
q
|
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CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA 
Sendo q > 0, F e E têm o mesmo sentido; sendo q < 0, F e E têm sentidos contrários.
CONCLUSÕES
 Carga fonte positiva (Q > O) gera campo elétrico de afastamento. 
 Carga fonte negativa (Q < O) gera campo elétrico de aproximação. 
 Uma partícula eletrizada (Q) gera campo elétrico na região do espaço que a circunda, porém, no ponto onde foi colocada, o vetor campo, devido à própria partícula, é nulo. 
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CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA 
Q _ Carga fonte
q _ Carga de prova colocada em um ponto P no campo gerado por Q.
d _ distância do ponto P à carga fonte Q
O módulo do campo elétrico em um ponto P, no qual uma carga q fica sob ação de uma força de módulo F, é obtido a partir da relação:
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
 É importante salientar que a existência do campo elétrico em um ponto não depende da presença da carga de prova naquele ponto. Assim, existe um campo elétrico em cada um dos pontos, embora não haja carga de prova em nenhum deles.
 A outra unidade de intensidade de campo elétrico, no Sistema Internacional de Unidades (SI), é o volt por metro ( V/m ). 
 A intensidade, direção e sentido dependem do ponto do campo, da carga do corpo que produz o campo e do meio que o envolve.
O gráfico representa a intensidade do vetor E, criado por uma partícula eletrizada com carga Q em função da distância d.
Vejamos algumas observações importantes
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
CAMPO ELÉTRICO DE VÁRIAS CARGAS PUNTIFORMES
 As cargas Q1, Q2 e Q3 originam, separadamente, os vetores campo elétrico E1, E2 e E3.
 O vetor campo elétrico resultante E é a soma vetorial dos vetores campos E1, E2 e E3 que as cargas originam separadamente no ponto P.
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Padrões de campos elétricos podem ser visualizados pelo alinhamento de partículas de fubá que se encontram misturadas em uma camada de 4 mm (aproximadamente) de óleo de rícino. Os campos elétricos são criados por  sondas metálicas eletrizadas (por uma Máquina Wimshurst ou fonte de alta tensão) imersas na mistura óleo-fubá.
LINHAS DE FORÇA 
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Na figura têm-se duas sondas em formato de discos eletrizados com cargas opostas. As partículas de fubá são polarizadas pela ação do campo elétrico e se alinham na mesma direção da força do campo elétrico em cada ponto.
A sucessão destas partículas polarizadas expressam o padrão das linhas de força do campo elétrico.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
LINHAS DE FORÇA 
O conceito de linhas de força foi introduzido pelo físico inglês M. Faraday, no século XIX, com a finalidade de representar o campo elétrico através de diagramas. 
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Acima, temos exemplo de linhas de força para duas cargas puntiformes positivas e de valores idênticos. No exemplo, ambas são positivas. Caso fossem negativas, mudaria apenas o sentido da orientação das linhas de força, sendo conservados os demais aspectos.
Acima, temos exemplo de linhas de força para duas cargas puntiformes: uma positiva e outra negativa de valores idênticos.
Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
 Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em cada ponto, o vetor campo elétrico resultante, associado ao ponto considerado.
 Quanto maior a distância até a carga, mais afastadas, entre si, estão as linhas, em conformidade com o que já foi visto, isto é, o valor do campo diminui com a distância. 
 Por convenção, as linhas de força são orientadas no sentido do vetor campo.
As linhas de força são sempre perpendiculares à superfície dos corpos carregados.
A concentração de linhas de força é diretamente proporcional à intensidade do campo elétrico.
Características das Linhas de Força
Imagens: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Trajetória de Partículas
Cargas positivas 
 movimentam-se 
 espontaneamente
 a favor do campo
Cargas negativas
 movimentam-se 
 espontaneamente
 contra o campo
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CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
Um campo elétrico denomina-se uniforme em uma região do espaço se o vetor campo elétrico é o mesmo em todos os pontos da região (mesma direção, mesmo sentido e mesma intensidade). Nele, as linhas de força são retas paralelas igualmente orientadas e espaçadas. 
Pode-se demonstrar que o campo entre duas placas planas, paralelas e de espessura desprezível é uniforme.
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Trajetória de Partículas
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O Osciloscópio
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
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Sabemos que o corpo humano é capaz de gerar campos elétricos e que o nosso coração é capaz de gerar correntes elétricas que percorrem o tecido muscular deste, resultando em seu funcionamento. Toda corrente elétrica gera um campo elétrico e uma grandeza vetorial que podem ser captados por aparelhos e transformados em traçados. Esse aparelho que capta e analisa o campo elétrico, gerado no coração, é o eletrocardiograma, aparelho amplamente utilizado na medicina.
APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Outra aplicação tecnológica está no vasto uso de capacitores. Os capacitores são dispositivos capazes de armazenar cargas elétricas. O capacitor plano é feito por duas placas planas paralelas com dois terminais. O fato das duas placas serem paralelas faz com que se forme, entre elas, um CEU (Campo Elétrico Uniforme). Uma aplicação prática dos capacitores é o FLASH de uma máquina fotográfica. Os capacitores, nesse caso, acumulam energia em campo elétrico para fazer o FLASH disparar. Outras aplicações práticas do campo elétrico são as foto- copiadoras, os dispositivos de despoluição do ar e os para-raios.
APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
A observação de que o corpo elétrico humano é capaz de gerar campos elétricos permite o desenvolvimento de uma tecnologia que poderá permitir nosso corpo de fazer parte integrante de uma rede de informática: a Human Area Network, que, através da tecnologia chamada de ‘’RedTacton’’, utiliza o campo elétrico formado no corpo humano como um ‘meio’ de transmissão rápida e segura, utilizando-se de um dispositivo transmissor/receptor RedTacton. Assim, 2 corpos e 2 computadores poderiam trocar informações através do campo elétrico do corpo dos usuários.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de AutorDesconhecido.
APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
Muitos equipamentos tecnológicos utilizam o campo elétrico na atividade médica. Uma das mais recentes aplicações é o aparelho de ressonância magnética, que usa campos eletromagnéticos na produção de imagens para o diagnóstico de várias doenças. Outros tipos de equipamentos, como os de análises sanguíneas, também fazem uso de campos elétricos e são amplamente utilizados.
Imagem: US Navy / Public Domain.
	Slide	Autoria / Licença	Link da Fonte	Data do Acesso
	 	 	 	 
	Todas as imagens exceto a do slide n°. 28	SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.	Acervo SEE-PE	19/03/2012
	28	US Navy / Public Domain.	http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_030819-N-9593R-228_Civilian_technician,_Jose_Araujo_watches_as_a_patient_goes_through_a_Magnetic_Resonance_Imaging,_(MRI)_machine.jpg	19/03/2012
Tabela de Imagens
q
F
E
r
r
=
2
2
.
d
Q
K
q
d
q
Q
K
q
F
E
=
=
=
2
d
Q
K
E
=