O Campo Elétrico

Cap 22 Halliday

Cargas e Forças

Objetivo do capítulo: estabelecer o

conceito de campo elétrico para cargas

em repouso.

Cargas e Forças

De acordo com a Lei de Coulomb, sabemos

que um corpo carregado positivamente

exerce uma força de repulsão em outro

corpo carregado positivamente. Entretanto,

surge a dúvida: como um corpo “sabe da

existência do outro”?

Cargas e Forças

A explicação para tal fato é

que um corpo carregado

(positivamente ou

negativamente) cria um campo

elétrico no espaço ao seu

redor. Dessa maneira, em

qualquer ponto P ao seu

redor, o campo elétrico tem

módulo, direção e sentido.

Cargas e Forças

O módulo desse campo depende de sua

carga e da distância entre o corpo e o ponto

de onde se analisa o campo elétrico.

A direção e o sentido dependem da reta que

passa pela carga e pelo ponto analisado e

do sinal elétrico do corpo em questão.

Cargas e Forças

Pergunta:

Quando temos dois corpos q1 e q2

carregados, e variamos a distância entre

eles, a variação da Força determinada pela

Lei de Coulomb varia instantaneamente?

Cargas e Forças

Resposta:

Não. A variação da força ocorrerá L/c a

contar do início do movimento das cargas,

sendo L a distância inicial entre elas e c a

velocidade da luz.

O Campo Elétrico

Podemos definir o campo elétrico colocando

uma carga positiva q0, chamada de carga

teste, em algum ponto próximo do objeto

carregado. Dessa, maneira, podemos

calcular a Força Eletrostática entre tais

objetos pela Lei de Coulomb.

O Campo Elétrico

O módulo do Campo Elétrico E devido ao

objeto carregado é:

0q

FE

O Campo Elétrico

Então:

•Módulo de E: F/q0;

•Direção: a mesma da força eletrostática F;

•Sentido: avaliar o sinal da carga;

•Unidade: Newton/Coulomb (N/C).

Representação

gráfica

Linhas de Campo Elétrico

Faraday imaginava o espaço ao redor de

um corpo carregado como sendo

preenchido por linhas de força. Tais linhas,

denominadas de linhas do campo elétrico,

fornecem um modo conveniente de se

visualizar a configuração dos campos

elétricos.

Linhas de Campo Elétrico

Relação entre as linhas de campo e os vetores campos elétricos:

• Em qualquer ponto, a direção de uma linha retilínea ou a direção da tangente a uma linha curva do campo dá a direção de E naquele ponto; e

• As linhas de campo são desenhadas de modo que o número de linhas por unidade de área de um plano perpendicular às linhas seja proporcional ao módulo de E (Linhas mais próximas, E é grande, linhas mais afastadas, E é menor).

Linhas de Campo Elétrico

As linhas do campo elétrico se

estendem apontando para fora

de uma carga elétrica positiva e

para dentro de uma carga

negativa.

Propriedades das linhas de força:

• Saem de cargas positivas e chegam às

cargas negativas;

• As linhas são tangenciadas pelo campo

elétrico;

• Duas linhas de força nunca se cruzam;

• A intensidade do campo elétrico é

proporcional à concentração das linhas

de força.

Arquivo em flash

Propriedades das linhas de força:

Carga Pontual

Quando uma esfera está eletrizada, as cargas em excesso repelem-se mutuamente e por isso migram para a superfície externa da esfera, atingindo o equilíbrio eletrostático. Assim, o campo elétrico dentro da esfera (em equilíbrio eletrostático) é nulo, já que não há uma força que atraia uma carga para dentro do corpo.

Carga Pontual

Cargas Pontuais

Cargas

puntiformes

• q1=+2Q

• q2=-2Q

• q3=-4Q

Chapa fina não-condutora (plano

não condutor)

Dipolo

Onde:

• d: distância entre as

cargas;

• q: carga;

• qd: momento de dipolo

elétrico - p;

• z: distância do ponto

analisado ao eixo do

dipolo.

Momento dipolo

Exercícios

1 – Na figura a seguir, a partícula 1, de carga q1=-5,00q, e a partícula 2, de carga q2=+2,00q, são mantidas fixas sobre o eixo x.

a.Em que ponto do eixo, em termos da distância L, o campo elétrico total é nulo?

b.Faça o esboço das linhas de campo elétrico.

2 – O núcleo de um átomo de urânio tem

um raio R de 6,8fm. Supondo que a carga

positiva do núcleo esteja uniformemente

distribuída, determine o campo elétrico

num ponto da superfície do núcleo

atribuída a essa carga. (1fm=1x10^-15m).

3 – Na figura a seguir, as

três partículas são

mantidas fixas no lugar e

têm cargas q1=q2=+e e

q3=+2e. A distância

a=6,00µm. Determine

(a)o módulo e

(b)a direção do campo

elétrico no ponto P