O Conceito de Campo elétrico - Resumo

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Conteúdo de Física 
Criado por: Paulo Vitor Firmino Cavalcante 
 
O conceito de campo elétrico: 
 
 O campo elétrico é definido como a potência elétrica por unidade de carga. A direção do 
campo elétrico define a direção da força do campo elétrico gerada entre duas cargas. Além 
disso, o campo elétrico é radial e pode ser direcionado para dentro e para fora da carga para 
cargas positivas e negativas, respectivamente. Normalmente nos referimos ao campo elétrico 
como a fonte de carga positiva e também como a fonte de carga negativa. 
 Cada carga pode afetar o ambiente circundante por meio de seu campo elétrico. Quando uma 
carga é colocada em uma área próxima a outra carga, seu campo elétrico aumenta 
vetorialmente. Você pode verificar vetores e regras visitando o link: Operações com Vetores. 
Se você deseja saber mais sobre o cálculo do campo elétrico gerado por cargas múltiplas, 
visite: Campo elétrico gerado por cargas múltiplas. 
 Podemos calcular o campo elétrico gerado por uma carga pontual no vácuo pela seguinte 
fórmula: 
 
 
 Na equação acima, k0 é a constante eletrostática do vácuo (k0 = 8,99.109 N.m²/C²), Q é a 
carga geradora de campo elétrico, em Coulomb, e d é a distância do ponto em que se observa 
o campo elétrico até a carga elétrica. 
 O campo elétrico também pode ser escrito em termos da força elétrica sobre o módulo da 
carga de prova: 
 
 Para visualizar o campo elétrico, é utilizado um dispositivo denominado linha de força. O cabo 
de alimentação é uma estrutura geométrica que permite compreender mais facilmente a 
direção do campo elétrico. Devem ser construídos de forma que o campo elétrico seja sempre 
tangente ao fio. 
 As linhas de força do campo elétrico de duas cargas de sinais iguais estão representadas no 
esquema abaixo: 
 
 
 
 As linhas de força do campo elétrico produzidas por duas cargas de sinais diferentes estão 
esquematizadas a seguir: 
 
 Vetor campo elétrico 
 
 Em termos físicos, o conceito de campo elétrico é um pouco complexo, mas a fim de 
compreendê-lo mais facilmente podemos dizer que ele é análogo ao conceito de campo 
gravitacional. Embora não consigamos vê-lo e nem tocá-lo, podemos constatar sua existência 
usando um corpo de prova. 
 Para determinar a existência de um campo elétrico, devemos colocar uma carga de prova 
eletrizada na região do espaço em que há um campo elétrico, dessa forma verificaremos que 
tal carga fica sujeita a uma força elétrica (F), como mostra a figura acima. Portanto, as fontes 
de campo elétrico são corpos eletrizados, que chamamos de cargas fonte (Q). Ao mover uma 
carga elétrica de prova em um campo elétrico, ela ficará sujeita a diferentes intensidades de 
força elétrica. Em cada ponto do campo elétrico definimos um vetor campo elétrico (E). A 
intensidade desse campo elétrico é dada pela seguinte expressão: 
 
 Na expressão acima, é o vetor campo elétrico E é o vetor força elétrica sobre a carga de prova 
(q), no ponto considerado. No Sistema Internacional de Unidades, a unidade para o campo 
elétrico é newton por coulomb (N/C). A partir da definição anterior, podemos escrever: 
 Os vetores e têm as seguintes características: 
- em módulo, F=|q|.E 
- mesma direção 
- se a carga elétrica é positiva (q > 0), e têm o mesmo sentido 
- se a carga elétrica é negativa (q < 0), e têm sentidos opostos 
 
Potencial elétrico e diferença de potencial 
 
 O potencial elétrico ou potencial eletrostático de um ponto em relação a um ponto de 
referência, é definido pelo trabalho da força elétrica sobre uma carga eletrizada no 
deslocamento entre esses dois pontos. Sendo uma grandeza escalar, necessita apenas, para 
ficar totalmente definida, da intensidade e de uma unidade de medida. Portanto, não requer 
nem direção, nem sentido. 
 O potencial de um ponto pertencente a um campo elétrico é encontrado dividindo-se o 
trabalho pelo valor da carga. Esse valor é sempre medido em relação a um ponto de 
referência. Ao se definir um ponto de referência, convenciona-se que o potencial neste ponto 
é nulo. Assim, a fórmula para o cálculo do potencial elétrico é dado por: 
VA: Potencial elétrico do ponto A (V) 
TAB: Trabalho da força elétrica ao deslocar a carga do ponto A ao ponto B (J) 
q: Carga elétrica (C) 
No Sistema Internacional de Unidade (SI) o potencial elétrico é medido 
em Volts (Joule/Coulomb) em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), 
criador da pilha elétrica. 
 Quando um campo elétrico é gerado por uma carga fixa no vácuo, a 
diferença de potencial pode ser calculada como sendo: 
 
U: diferença de potencial (V) 
k0: constante eletrostática no vácuo (9.109 N.m2/C2) 
Q: carga elétrica fixa (C) 
dA: distância da carga fixa ao ponto A (m) 
dB: distância da carga fixa ao ponto B (m) 
Se considerarmos o ponto B infinitamente afastado da carga Q (VB = 0), 
então teremos que o potencial no ponto A será dado por: 
 
 
VA: potencial do ponto A (V) 
k0: constante eletrostática no vácuo (9.109 N.m2/C2) 
Q: carga elétrica fixa (C) 
dA: distância da carga fixa ao ponto A (m) 
Para calcular o potencial elétrico resultante de um sistema de cargas, basta 
calcular o valor do potencial de cada carga no campo elétrico e depois 
somá-los. 
Diferença de Potencial em um campo elétrico uniforme 
 
 Potencial elétrico ou tensão elétrica é a quantidade de energia necessária para mover uma 
carga elétrica unitária entre dois pontos distintos de uma região dotada de um campo elétrico. 
O potencial elétrico é uma grandeza física escalar medida em volts (V), que equivale a joules 
por coulomb (J/C) em unidades SI. Leia também: Eletrostática - o que é, fórmulas e exercícios 
resolvidos Propriedades do potencial elétrico O potencial elétrico é a quantidade de energia 
potencial elétrica, em joules, por unidade de carga, em coulomb. Entenda: afirmar que uma 
tomada fornece 110 V de potencial elétrico equivale dizer que ela cede 110 J de energia para 
cada coulomb de carga elétrica que passa através dos seus terminais. O potencial elétrico no 
ponto em que a carga q encontra-se é diretamente proporcional ao módulo da carga elétrica q 
que o produz, e inversamente proporcional à distância d: 
 Como é possível observar na figura, todos os pontos equidistantes (linhas vermelhas) à carga 
geradora (Q) encontram-se no mesmo potencial elétrico e, por isso, são chamados de 
equipotenciais. A fórmula utilizada para calcular o potencial elétrico é esta: 
 
U – potencial elétrico (V) 
Q – carga elétrica (C) 
k0 – constante eletrostática do vácuo (9,0.109 N.m²/C²) 
d – distância (m) 
 
 O potencial elétrico pode admitir sinais algébricos, positivo e negativo, relacionados 
diretamente com o sinal da carga que gera o potencial e com a distância d até essa carga. Isso 
equivale dizer que, nos arredores de um corpo eletricamente carregado, existem infinitos 
valores de potencial elétrico, determinados pela distância até essa carga. Dessa maneira, um 
potencial elétrico de uma carga só será exatamente igual a 0 quando a distância entre o ponto 
onde se deseja medir um potencial nulo e a carga for infinitamente grande.