Campo electrostatico no vacuo

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	Foguete Dos Santos
Tema։ Campo electrostático no vácuo
Licenciatura em ensino de Física -3ºAno
Cadeira։ Electrodinâmica Clássica
Docente: McS. Eduardo Rayce
Universidade Licungo
Beira
2021
Índice
Introdução	3
Tipo de interacções fundamentais	4
Força gravitacional	4
Força electromagnética	4
Força forte	5
Força fraca	5
Propriedades da carga eléctrica	5
Carga de prova	6
Distribuição de cargas eléctricas	7
Conclusão	9
Referencia Bibliográfica	10
Introdução
Campo eléctrico é o campo de força provocado pela acção de cargas eléctricas, (elétrons, prótons ou íons) ou por sistemas delas. Cargas eléctricas colocadas num campo eléctrico estão sujeitas à acção de forças eléctricas, de atracção e repulsão.
Os estudos a respeito da electricidade estática, criadora dos campos eléctricos, remontam ao filósofo grego Tales de Mileto no século VI a.C.. O filósofo e estudioso da natureza descreveu o fenómeno que consiste em uma barra de âmbar  (seiva petrificada) que atrai pequenos objectos depois de atritada com uma pele de coelho. No quotidiano, é o mesmo que esfregar uma caneta de plástico (material isolante) contra um pano ou o próprio cabelo. Em ambas as situações, o objecto fica electricamente carregado.
A explicação da força entre partículas através da existência de um campo vem desde a época em que foi desenvolvida a teoria da gravitação universal. A dificuldade em aceitar que uma partícula possa afectar outra partícula distante, sem existir nenhum contacto entre elas, foi ultrapassada na física clássica com o conceito do campo de força. No caso da força electrostática, o campo mediador que transmite a força electrostática foi designado por éter; a luz seria uma onda que se propaga nesse éter lumínico. No século XIX foram realizadas várias experiências para detectar a presença do éter, sem nenhum sucesso.
Tipo de interacções fundamentais
As forças fundamentais da natureza são aquelas que aparentemente não podem ser descritas em termos mais básicos e estão ligadas às interacções presentes em toda a matéria. Existem quatro tipos de forças fundamentais:
· Gravitacional;
· Electromagnética;
· Forte;
· Fraca.
Cada um desses tipos de força atua sobre um ou mais tipos de partículas e é mediada por diferentes bósons.
Força gravitacional
A força gravitacional é somente atractiva e atua entre todas as partículas que possuem massa (férmions), mas é a mais fraca de todas as forças da natureza, sendo praticamente inexpressiva em níveis atómicos e moleculares. Apesar de sua pequena intensidade em relação às outras forças fundamentais, apresenta o maior alcance (estende-se ao infinito) entre todas as forças fundamentais e é responsável por dar forma aos planetas, sistemas planetários, estrelas e até mesmo galáxias.
Trata-se de uma força que cai com o inverso do quadrado da distância. Um dos desafios da Física actual é incorporar a força gravitacional à Mecânica Quântica. Nesse âmbito, existem teorias que afirmam que a força gravitacional é mediada por um bóson de spin inteiro chamado de gráviton. Actualmente, a força gravitacional é explicada a partir da Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, que afirma que grandes massas são capazes de distorcer a geometria do espaço-tempo. A propriedade responsável pela intensidade dessa interacção é a massa dos corpos.
Força electromagnética
A força electromagnética pode ser tanto repulsiva quanto atractiva, em respeito ao sinal das cargas interagentes. É actuante entre partículas carregadas (como prótons e elétrons) e nela se inclui a força electrostática, descrita pela Lei de Coulomb, e a força magnética, para partículas em movimento. Comparada à força gravitacional, é muito mais intensa e também age em longas distâncias (também se estende ao infinito), porém, a força eléctrica resultante em níveis macroscópicos tende a ser nula, em razão da neutralidade da matéria, “perdendo” dessa forma para a interacção gravitacional.
A força electromagnética é inversamente proporcional ao quadrado da distância, assim como a força gravitacional, e é mediada pelos bósons chamados de fótons, também responsáveis pela formação dos campos electromagnéticos. A propriedade que mede a intensidade dessa força é a carga eléctrica
Força forte
O nome curioso dessa interacção deve-se a sua grande intensidade: ela é responsável por manter os núcleos atómicos unidos, a despeito da grande força de repulsão electrostática existente entre os prótons. É uma força de curto alcance, cerca de 10-15 m. Núcleos atómicos muito maiores que isso tendem a ser instáveis, pois, nesse caso, a força electrostática é predominante.
Trata-se da mais forte de todas as interacções da natureza e é mediada por bósons chamados de glúons. Além disso, os hádrons, como prótons e nêutrons, por exemplo, são formados por trios de quarks, mantidos exclusivamente pela acção da força forte, que é mediada por bósons chamados de glúons. A força forte não atua entre os léptons  (elétrons, neutrinos, múons, taúons), pois eles não possuem a propriedade que define a intensidade da força forte: a carga cor.
Força fraca
A interacção fraca age entre os dois tipos de férmions: léptons e quarks. É a força responsável pelo decaimento radioactivo, realizando a transformação de um tipo de quark em outro por meio da emissão de elétrons ou de pósitrons  (antimatéria correspondente ao elétron). É cerca de um milhão de vezes mais fraca que a força forte, e o seu alcance é ainda menor, de apenas 10-18 m. Essa interacção é mediada pelos bósons vectoriais intermediários W+, W- e Z.
Propriedades da carga eléctrica
A electricidade é a parte da Física que estuda os fenómenos associados a uma propriedade física denominada carga eléctrica. Sabemos que os fenómenos eléctricos estão ligados à estrutura da matéria. Portanto, a carga eléctrica é uma propriedade que está ligada directamente a certas partículas elementares que constituem o átomo. Tais partículas são: prótons, elétrons e nêutrons.
Embora não seja possível descrever a carga eléctrica com exacta certeza, podemos conhecer suas características e propriedades. Abaixo temos as principais características e propriedades da carga eléctrica.
1 – O princípio da conservação da carga eléctrica diz que a carga eléctrica total de um sistema electricamente isolado é constante.
QA+ QB= Q'A+ Q'B
2 – O princípio da quantização da carga eléctrica diz que a carga eléctrica é quantizada, ou seja, a carga eléctrica apresenta-se sempre em quantidades múltiplas e inteiras da carga elementar. Dessa forma, a quantidade de carga eléctrica Q de um corpo qualquer é dada por:
Q=n. (±e)
Onde n é o número de elétrons em excesso ou em falta no corpo. O sinal (+) é usado quando o corpo apresenta falta de elétrons e o sinal (-) quando apresenta excesso de elétrons. Assim, podemos ver que a electrização de um corpo é obtida pelo acréscimo ou pela retirada de elétrons.
3 – Existem dois tipos de carga eléctrica, que apresentam comportamentos opostos: uma definida como negativa e outra como positiva.
4 – Cargas eléctricas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais diferentes se atraem.
5 – Em todo átomo, o número de elétrons é igual ao número de prótons, ou seja, todo átomo é electricamente neutro.
Carga de prova
Muitas vezes é conveniente fazer o uso de uma carga eléctrica fictícia chamada carga de prova ou de teste. Esta carga é semelhante a uma carga real, excepto em um aspecto: por definição, ela não exerce força em outras cargas; portanto, não perturba as cargas das vizinhanças. Em situações práticas, uma carga de prova pode ser aproximada por uma carga de intensidade desprezível. Campo Eléctrico: Dizemos que existe um campo eléctrico em um ponto qualquer do espaço quando uma carga de prova, se colocada no ponto, sofre a acção de uma força eléctrica. O sentido do campo eléctrico naquele ponto é o mesmo da força que age sobre uma carga de prova positiva colocada no ponto.
Distribuição de cargas eléctricas
De acordo com a definição de campo eléctrico, verifica-se que o princípioda superposição também se aplica ao cálculo do campo eléctrico. Em particular, se o campo for criado por várias cargas pontuais (distribuição discreta) como por exemplo na distribuição da figura abaixo, temos que o campo eléctrico resultante será igual a soma vectorial dos campos eléctricos criados em P por cada uma das N cargas.
Campo eléctrico devido a uma distribuição de carga
Assim, o campo resultante no ponto P, será dado pela soma dos campos produzidos por cada carga individual, isto é;
Consideremos, agora, o caso em que o campo seja criado por uma distribuição de carga contínua. O cálculo do campo no ponto P, neste caso pode ser bastante complicado a menos que a distribuição tenha uma forma geométrica simples. O procedimento para calcular o campo resultante, nestes casos,  consiste em imaginar um corpo carregado dividido em partes infinitesimais (pequenos pedaços do corpo contendo cargas) e cada uma destas partes cria um campo infinitesimal em P. Como cada pedaço pequeno do corpo pode ser considerado como uma carga pontual, pode-se calcular o campo resultante somando vectorialmente as contribuições devido a cada uma destas partes infinitesimais. Esta soma de um grande número (quase infinito) de parcelas infinitesimais é determinada usando o cálculo integral.
 De forma semelhante ao caso da potencial eléctrico podemos construir equações para o Campo Eléctrico para diferentes distribuições de cargas, como mostraremos a seguir. Vimos também que o campo eléctrica produzido por cargas eléctricas pode ser escrito em termos da força eléctrica pela lei de Coulomb;
 e 
Conclusão
O campo eléctrico em um ponto é uma grandeza vectorial, portanto é representado por um vector. Para verificarmos a sua presença neste ponto, colocamos neste uma carga de prova positiva. Se esta ficar sujeita a uma força electrostática, dizemos que a região em que a carga se encontra está sujeita a um campo eléctrico. O vector campo eléctrico tem sempre a mesma direcção da força a que a carga está sujeita e, no caso de a carga ser positiva, o mesmo sentido. Se negativa o oposto. As cargas de prova positivas encontram-se em movimento dentro de um campo eléctrico. A partir da trajectória dessas cargas, traçam-se linhas que são denominadas linhas de força.
Referencia Bibliográfica
http://cepa.if.usp.br/e-fisica/eletricidade/basico/cap03/cap3_28.php
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/forcas-fundamentais-natureza.htm
https://www.preparaenem.com/fisica/propriedades-carga-eletrica.htm
https://www.monografias.com/pt/docs/Eletrost%C3%A1tica-propriedades-das-cargas-eletricas-F35HASG5H5
https://www.passeidireto.com/arquivo/53048659/conceito-de-carga-de-prova
https://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/campo.php
http://ensinoadistancia.pro.br/EaD/Eletromagnetismo/CampoE-DistrQ/CampoE-DistrQ.html