Aula 3- 3° ano

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Linhas de Força 
 
Linhas de Força são representações geométricas convencionadas para indicar a presença de campos 
elétricos. Seu conceito foi introduzido por Michael Faraday para auxiliar a visualização do campo elétrico 
produzido por cargas em repouso. 
 
São representadas por linhas que tangenciam os vetores campo elétrico resultante em cada ponto, logo, 
jamais se cruzam. Por convenção, as linhas de força têm a mesma orientação do vetor campo elétrico, de 
modo que para campos gerados por cargas positivas as linhas de força são divergentes (sentido de 
afastamento) e campos gerados por cargas elétricas negativas são representados por linhas de força 
convergentes (sentido de aproximação). 
 
 Linhas de força em virtude de uma carga pontual 
 
As linhas de força são linhas retas que partem da posição da carga em todas as direções. 
 
 
 
 
 Linhas de força produzidas por um par de cargas 
 
Quando o campo for produzido por mais de uma carga, as linhas de força tomam sentido como mostra à 
figura abaixo, na qual podemos ver a situação de duas cargas colocadas próximas uma à outra. As linhas de 
força sempre partem das cargas positivas e chegam às cargas negativas. 
 
 
 ESCOLA ESTADUAL CARMO GIFFONI Disciplina: Física 
 Rua do Colar, 85 - Jatobá Professora: Daniela Ribeiro 
 Belo Horizonte- MG Ensino Médio 
 
UNIDADE(S) TEMÁTICA(S): Eixo Temático VI: Eletricidade e Magnetismo – Tema 14: Eletrostática. 
OBJETO DE CONHECIMENTO: 42. Campo Elétrico. 
 43. Potencial elétrico. 
HABILIDADE(S): 42.1. Compreender o conceito de campo elétrico. 
 43.1. Compreender o conceito de potencial elétrico. 
Campo elétrico gerado por uma carga 
puntiforme positiva 
Campo elétrico gerado por uma carga 
puntiforme negativa 
Linhas de força para um par de cargas 
positivas. 
Linhas de força para um par de cargas 
negativas. 
 
 
 
Observações: 
 
1. As linhas de força não são reais, são uma forma de visualizar o campo elétrico, já que ele 
apresenta módulo, direção e sentido distintos para cada ponto do espaço; 
 
2. As linhas de força são sempre abertas. Elas sempre “saem” das cargas positivas e “entram” nas 
cargas de sinal negativo; 
 
3. As linhas de força nunca começam e terminam na mesma carga elétrica; 
 
4. Se o campo elétrico local for nulo, não haverá linhas de força na região; 
 
5. Quanto mais próximas estiverem desenhadas as linhas de força, maior é o módulo do campo 
elétrico naquela região; 
 
6. Duas ou mais linhas de força não se cruzam, uma vez que elas já representam a soma vetorial dos 
campos elétricos naquele ponto do espaço; 
 
7. Quando uma carga elétrica move-se na direção de uma linha de força, a força elétrica realiza 
trabalho sobre ela, transformando energia potencial elétrica em energia cinética ou vice-versa; 
 
 
Potencial Elétrico 
 
O potencial elétrico é uma grandeza escalar que expressa o efeito de um campo elétrico em termos da 
posição dentro desse campo. Ela é uma é uma propriedade de cada carga elétrica. 
 
Na figura abaixo temos uma carga Q que gera um campo elétrico. Consideremos um ponto P situado a uma 
distância d dessa carga. Se colocarmos no ponto P uma carga de prova q, o sistema passa a ser formado por 
um par de cargas elétricas. Sendo assim, podemos determinar o potencial elétrico (V) a esse ponto P, a partir 
da sua energia potencial. À medida que nos afastamos da carga q, o potencial elétrico diminui. Logo: 
 
 
 
 
A energia potencial elétrica é uma grandeza escalar que se dá a partir do produto da interação entre pares de 
cargas. Toda carga elétrica produz um campo elétrico que se permeia pelo espaço, sendo capaz de 
produzir forças de atração ou repulsão sobre outras cargas elétricas. A interação entre cargas, portanto, dá 
origem a uma energia potencial, que pode ser transformada em energia cinética, no caso em que uma dessas 
cargas seja móvel, por exemplo. 
Linhas de Força para um par de cargas positiva e negativa. As 
linhas saem da carga positiva em direção à carga negativa. 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/energia-cinetica.htm
Vamos fazer um exemplo de Potencial Elétrico 
 
1) O potencial elétrico é definido como a medida de energia potencial elétrica por unidade de carga elétrica e 
tem como unidade física o Volts (V). Sabendo dessa informação, calcule o Potencial Elétrico de uma partícula 
carregada com carga elétrica de 2 nC, que possui Energia Potencial Elétrica igual a 10 μJ. 
 
Resolução: 
 
Temos duas fórmulas para o cálculo do Potencial Elétrico. 
 
 
 
A primeira fórmula, usamos quando a questão nos dá a Energia Potencial Elétrica e a carga de prova q. A 
segunda fórmula, usamos quando a questão nos dá o valor da carga Q e da distância d. Como a questão nos 
deu valor da Energia Potencial Elétrica e a carga de prova q, utilizaremos a primeira fórmula. 
 
 
 
 
Substituindo na 1° fórmula, teremos: 
 
Fazendo a divisão ½ e aplicando a Regra de Divisão de Potências de Bases Iguais, teremos: 
 
 
 
Logo, o potencial será: 
 
 
 
Poder das Pontas e Funcionamento dos Para-Raios 
 
Em materiais condutores, a carga elétrica distribui-se em torno da superfície. Dessa forma, o campo elétrico é 
nulo. Mas se o condutor possui uma extremidade pontiaguda, as cargas em excesso tendem a se acumular 
nesse local. Esse fenômeno é chamado de poder das pontas. 
 
De acordo com essa teoria, a carga elétrica distribuída na superfície de um corpo pontiagudo tem a tendência 
de acumular-se nas pontas, tornando o ar condutor nas proximidades desses locais. Em virtude da alta 
concentração de cargas, o campo elétrico e a densidade de cargas são muito maiores nas extremidades de 
qualquer objeto pontiagudo. 
 
É devido a esse fato que não se recomenda, em dias de 
chuva, abrigar-se em baixo de árvores e em locais mais 
altos ou ficar em pé, devido ao fato de que tanto a árvore 
quanto o nosso corpo podem servir de pontas em relação 
ao solo e atrair raios. 
 
No caso dos caminhões tanque que transportam 
combustível, seu formato é arredondado (dessa forma, não 
possui pontas) justamente para impedir que uma centelha 
seja gerada, o que provocaria uma grande explosão. 
 
É a partir desse princípio que obtemos o para-raios. O para-raios é constituído por uma haste de metal 
que tem extremidade pontiaguda onde se acumulam as cargas elétricas. Essas cargas ionizam o ar, fazendo 
com que a região ao seu redor descarregue-se eletricamente para o solo. 
Os para-raios são conectados a Terra por fios 
condutores, que oferecem um caminho de 
baixa resistência para as descargas 
elétricas atmosféricas. O objetivo do para-
raios não é o de atrair os raios para si, mas o 
de oferecer um caminho pelo qual eles 
possam atravessar, de modo a produzir a 
menor quantidade de danos possível. 
 
Em razão da enorme corrente 
elétrica transportada pelas descargas 
atmosféricas, os para-raios e os fios que os 
ligam a Terra devem ser feitos 
de metais condutores de baixa resistência 
elétrica, como cobre ou o alumínio, uma vez 
que, ao serem atravessados por grandes 
intensidades de corrente elétrica, os 
materiais isolantes elétricos, que são dotados 
de alta resistência elétrica, sofrem enormes 
danos em razão do efeito joule, podendo 
queimar ou até mesmo derreter. 
 
 
Gaiola de Faraday 
 
Você já parou para pensar porque equipamentos como aparelhos de rádio, videocassetes, aparelhos de DVD 
entre outros, são montados em gabinetes metálicos, ao serem fabricados? 
 
De acordo com as leis da eletrostática, o campo elétrico no interior de um condutor é nulo. Esse 
fenômeno é conhecidocomo blindagem eletrostática. O primeiro cientista a praticar esse fenômeno 
experimentalmente foi Michael Faraday, a partir da Gaiola de Faraday. A Gaiola de Faraday foi um 
experimento em que se provou o efeito da blindagem eletrostática. Vejamos abaixo o que é esse fenômeno. 
 
Na figura ao lado, temos um objeto condutor, com excesso 
de cargas positivas. Perceba que as cargas encontram-se 
espaçadas o mais distante possível umas das outras, 
devido à repulsão eletrostática, mas também à mobilidade 
das cargas elétricas nos condutores. Em virtude desses 
dois fatores, nos materiais condutores, todas as cargas 
elétricas em excesso sempre ocupam a superfície do 
material, de modo que não haja desequilíbrio de cargas 
elétricas no interior do condutor. 
 
Quando colocamos o objeto condutor da figura na presença 
de um campo elétrico externo, as cargas elétricas 
deslocam-se de acordo com o sentido do campo elétrico, 
dessa maneira, o campo elétrico produzido pelas cargas é 
anulado pelo campo elétrico externo. 
 
Se o campo elétrico no interior do condutor é nulo, não 
há diferença de potencial entre quaisquer pontos do 
condutor, por isso não há movimentação de cargas. 
 
Desse modo, quando nos encontramos dentro de algum condutor fechado, ficamos protegidos de 
interferências elétricas provenientes do meio externo e de ondas eletromagnéticas. 
 
Por questões de segurança, a blindagem eletrostática é aplicada nos aviões, nos aparelhos de rádio, 
videocassetes, reprodutores de DVD, CD player etc. Trata-se de uma proteção contra descargas elétricas 
(queda de raios, relâmpagos), daí a sua enorme importância. 
 
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-corrente-eletrica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-corrente-eletrica.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-efeito-joule-suas-aplicacoes.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
Os carros têm metal em toda a sua estrutura, o que favorece o efeito da Gaiola de Faraday. Dessa forma, 
durante uma tempestade, é mais seguro ficar dentro do carro, já que sua carroceria, que é fechada e feita de 
material condutor, garante que não sejamos expostos aos efeitos das descargas atmosféricas. 
 
A blindagem eletrostática é também o fenômeno que faz com que o sinal dos celulares, por exemplo, perca 
intensidade ou até mesmo seja anulado quando estamos no elevador. 
 
Faça você mesmo 
 
Uma experiência que comprova o princípio da blindagem eletrostática pode ser feita em casa. Você vai 
precisar de um aparelho celular que esteja funcionando normalmente e de papel de alumínio. 
 
Envolva o aparelho celular no papel de alumínio sem deixar nenhuma brecha. O telefone deve estar ligado. 
Após embrulhar o aparelho, utilize outro celular para ligar para o número do celular que foi embrulhado e se 
surpreenderá com o fato de o aparelho estar sem rede. 
 
Isso acontece porque as ondas eletromagnéticas, que permitem a realização das chamadas, ficam isoladas 
ou nulas, ou seja, bloqueadas para qualquer tipo de comunicação. 
 
 
 
 
Agora é com você. Faça os exercícios das semanas 1 e 2 do PET- Volume 2, que estão abaixo. 
 
1) Descreva quais os sinais das cargas na imagem abaixo. 
 
 
 
2) Desenhe o vetor campo elétrico e o vetor força elétrica sobre uma carga de prova, positiva, nos pontos 
C e D. 
 
 
3) Duas cargas elétricas Q e q, de respectivamente, 35C e 3C estão situadas numa região do espaço, 
separadas por uma distância de 2 x 10-9 m. A interação das cargas produz uma força elétrica de 
repulsão de 7N atuando em cada carga elétrica e um campo elétrico EQ = 1,4 N/C que atua em Q 
gerado pela q e Eq = 0,2 N/C que atua na carga q gerado por Q. Desenhe o esquema das cargas 
representando as linhas de campo criadas pelas cargas, depois represente os vetores das forças 
elétricas e dos campos elétricos que atuam em cada carga. 
 
4) Em uma impressora a jato de tinta, gotículas 
de tinta com carga elétrica q atravessam um 
campo elétrico uniforme E de intensidade 
igual a 8 × 10
5 
N/C, sendo depositadas em 
uma folha de papel. Descreva com suas 
palavras o funcionamento da impressora e os 
fenômenos eletrostáticos que permitem seu 
funcionamento. 
 
 
 
5) Duas cargas puntiformes q1 = 6C e q2 = –2C estão separadas por uma distância d. Marque a 
alternativa que melhor representa as linhas de forças entre as cargas. Explique sua resposta. 
 
 
 
6) Pesquise sobre o poder das pontas na eletrostática e como este princípio é aplicado no dispositivo 
para-raios. 
 
7) Pesquise o funcionamento da gaiola de Faraday e descreva qual procedimento deve ser adotado caso 
um raio caia sobre um carro.